RU2739265C1 - Butt-welding method of two metal sheets by first and second front laser beams and rear laser beam - Google Patents

Butt-welding method of two metal sheets by first and second front laser beams and rear laser beam Download PDF

Info

Publication number
RU2739265C1
RU2739265C1 RU2020121122A RU2020121122A RU2739265C1 RU 2739265 C1 RU2739265 C1 RU 2739265C1 RU 2020121122 A RU2020121122 A RU 2020121122A RU 2020121122 A RU2020121122 A RU 2020121122A RU 2739265 C1 RU2739265 C1 RU 2739265C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spot
laser beam
metal sheets
welding
penetration
Prior art date
Application number
RU2020121122A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Рене ВЬЕРСТРАТ
Original Assignee
Арселормиттал
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Арселормиттал filed Critical Арселормиттал
Application granted granted Critical
Publication of RU2739265C1 publication Critical patent/RU2739265C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B23K26/242—Fillet welding, i.e. involving a weld of substantially triangular cross section joining two parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/005—Soldering by means of radiant energy
    • B23K1/0056—Soldering by means of radiant energy soldering by means of beams, e.g. lasers, E.B.
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
    • B23K26/0608—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams in the same heat affected zone [HAZ]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/073—Shaping the laser spot
    • B23K26/0734—Shaping the laser spot into an annular shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
    • B23K26/322—Bonding taking account of the properties of the material involved involving coated metal parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to butt welding of two metal sheets (2, 4). First metal sheet (2) and second metal sheet (4) are provided, butt welding of metal sheets (2, 4) is performed in welding direction. Butt welding comprises simultaneous emission of: first front laser beam (12) forming first front spot (18) at intersection with first metal sheet (2) and generating first front through penetration in first metal sheet (2) at first front spot (18), second front laser beam (14) forming second front spot (20) at intersection with second metal sheet (4) and generating second front through penetration in second metal sheet (4) at second front spot (20), and rear laser beam (16) forming rear spot (22) on first and second metal sheets (2, 4) and generating rear through penetration in first and second metal sheets (2, 4) at rear spot (22). First and second front laser beams (12, 14) and the back laser beam (16) are directed so that at each instant of time between the first forward through penetration and rear through penetration and between second front through penetration and rear through penetration remain area of solid phase and/or area of liquid phase of metal sheets (2, 4).
EFFECT: method of butt welding according to invention enables to weld metal sheets (2), (4) with specified efficiency of energy use, even if metal sheets are located with considerable gap between them.
34 cl, 8 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к способу стыковой лазерной сварки двух металлических листов.The present invention relates to a method for laser butt welding of two metal sheets.

Металлические листы, используемые для сварки, в общем, изготавливают посредством резки металлических полос или больших металлических листов с помощью таких способ резки, как продольная резка, резка ножницами, прессовая резка или гидроабразивная резка.The metal sheets used for welding are generally made by cutting metal strips or large metal sheets using cutting techniques such as slitting, scissoring, press cutting, or waterjet cutting.

Резка с помощью таких способов обычно ведет к получению кромочного профиля с конусностью, что обусловливает зазор между металлическими листами, когда эти листы располагают кромка к кромке для выполнения стыковой сварки. Этот зазор ведет к отсутствию контакта по всей длине кромки, по меньшей мере, на участке толщины металлических листов или к отсутствию контакта только в нескольких точках обращенных друг к другу кромок металлических листов. Этот начальный зазор также может расширяться из-за деформаций металлических листов в результате возникновения термических напряжений во время самой сварки.Cutting with such methods usually results in a tapered edge profile, which creates a gap between the metal sheets when these sheets are positioned edge to edge for butt welding. This gap leads to no contact along the entire length of the edge, at least in a portion of the thickness of the metal sheets, or to no contact only at a few points of the facing edges of the metal sheets. This initial gap can also expand due to deformation of the metal sheets as a result of thermal stresses during the welding itself.

В некоторых случаях, например, когда в сварочную ванну должен быть добавлен сварочный материал, также желательно создавать и поддерживать минимальный зазор между свариваемыми листами. В этом случае зазор между свариваемыми листами продолжается по всей толщине и длине обращенных друг к другу металлических листов, так что между двумя свариваемыми металлическими листами отсутствует какой-либо контакт.In some cases, such as when welding material is to be added to the weld pool, it is also desirable to create and maintain a minimum gap between the sheets to be welded. In this case, the gap between the sheets to be welded extends over the entire thickness and length of the facing metal sheets, so that there is no contact between the two metal sheets to be welded.

Автор изобретения, установил, что традиционные способы лазерной сварки, использующие стандартный лазерный луч, не являются в полной мере удовлетворительными для стыковой сварки указанных металлических листов из-за присутствия такого зазора между металлическими листами. Фактически, значительная часть энергии лазерного луча расходуется впустую, поскольку лазерный луч проходит через зазор и, следовательно, не взаимодействует с листами. Фактически, автор изобретения установил, что, как правило, фактически для сварки листов используются только 10 - 20% энергии лазерного луча, в то время как остальные 80 - 90% расходуются впустую.The inventor has found that conventional laser welding methods using a standard laser beam are not entirely satisfactory for butt welding of said metal sheets due to the presence of such a gap between the metal sheets. In fact, a significant portion of the laser beam energy is wasted as the laser beam passes through the gap and therefore does not interact with the sheets. In fact, the inventor has found that typically only 10 to 20% of the laser beam energy is actually used to weld sheets, while the remaining 80 to 90% is wasted.

В документе WO 2017/103149 рассматривается проблема получения сварного соединения, имеющего однородные свойства материала между двумя металлическими листами с предварительным покрытием из цинкового сплава и алюминиевого сплава. С этой целью в WO 2017/103149 раскрывается способ стыковой лазерной сварки двух таких металлических листов с использованием присадочной проволоки и трех лазерных лучей, причем первый лазерный луч предназначен для расплавления присадочной проволоки, а два других лазерных луча предназначены для расплавления металлических листов и для смешивания образованной сварочной ванны. Как можно видеть на фиг. 1c, три лазерных луча взаимодействуют для формирования одной сварочной ванны и обеспечения надлежащего смешивания материалов в одной сварочной ванне, используя эффект Гиббса-Марангони. Однако этот способ не является в полной мере удовлетворительным. В частности, он имеет относительно низкую эффективность использования энергии и, следовательно, не пригоден для сварки двух металлических листов, расположенных с зазором.WO 2017/103149 addresses the problem of producing a welded joint having uniform material properties between two zinc alloy and aluminum alloy precoated metal sheets. To this end, WO 2017/103149 discloses a method for butt laser welding of two such metal sheets using a filler wire and three laser beams, the first laser beam being intended to melt the filler wire and the other two laser beams intended to melt the metal sheets and to mix the formed weld pool. As can be seen in FIG. 1c, three laser beams interact to form one weld pool and ensure proper mixing of materials in one weld pool using the Gibbs-Marangoni effect. However, this method is not entirely satisfactory. In particular, it has a relatively low energy efficiency and is therefore not suitable for welding two metal sheets in a gap.

Для соединения двух металлических листов также известна лазерная пайка. Однако это способ соединения не пригоден для получения в зоне соединения механических свойств, которые, по меньшей мере, равны механическим свойствам основного материала.Laser brazing is also known for joining two metal sheets. However, this joining method is not suitable for obtaining mechanical properties in the joining zone that are at least equal to those of the base material.

Одна из задач настоящего изобретения состоит в том, чтобы устранить вышеуказанные недостатки с помощью способа стыковой лазерной сварки двух металлических листов, расположенных кромка к кромке, обеспечивающего повышенное качество готового изделия.One of the objects of the present invention is to eliminate the above disadvantages by using a butt laser welding method of two metal sheets located edge to edge, providing an improved quality of the finished product.

С этой целью изобретение относится к способу стыковой лазерной сварки двух металлических листов, включающему в себя следующие этапы:To this end, the invention relates to a method for laser butt welding of two metal sheets, comprising the following steps:

- обеспечение наличия первого металлического листа и второго металлического листа, причем каждый металлический лист соответственно имеет две основные стороны и боковую сторону, соединяющую две основные стороны;providing a first metal sheet and a second metal sheet, each metal sheet having two main sides, respectively, and a side connecting the two main sides;

- позиционирование первого и второго металлических листов, так чтобы их боковые стороны были обращены друг к другу, причем позиционирование первого и второго металлических листов определяет среднюю плоскость, перпендикулярную основным сторонам первого и второго металлических листов; иpositioning the first and second metal sheets so that their sides face each other, the positioning of the first and second metal sheets defining a median plane perpendicular to the main sides of the first and second metal sheets; and

- стыковая сварка первого и второго металлических листов в направлении сварки, причем этап стыковой сварки сдержит одновременное испускание:- butt welding of the first and second metal sheets in the welding direction, the butt welding step restraining the simultaneous emission of:

- первого переднего лазерного луча вдоль первой передней оси испускания, причем первая передняя ось испускания пересекает одну из основных сторон первого металлического листа, первый передний лазерный луч образует первое переднее пятно на пересечении с указанной основной стороной первого металлического листа, плотность энергии первого переднего лазерного луча больше или равна 106 Вт/см2, первый передний лазерный луч генерирует первое переднее сквозное проплавление в первом металлическом листе у первого переднего пятна;- the first front laser beam along the first front emission axis, the first front emission axis crossing one of the main sides of the first metal sheet, the first front laser beam forms the first front spot at the intersection with the specified main side of the first metal sheet, the energy density of the first front laser beam is higher or equal to 10 6 W / cm 2 , the first front laser beam generates the first front penetration in the first metal sheet at the first front spot;

- второго переднего лазерного луча вдоль второй передней оси испускания, причем вторая передняя ось испускания пересекает одну из основных сторон второго металлического листа, второй передний лазерный луч образует второе переднее пятно на пересечении с указанной основной стороной второго металлического листа, плотность энергии второго переднего лазерного луча больше или равна 106 Вт/см2, второй передний лазерный луч генерирует второе переднее сквозное проплавление во втором металлическом листе у второго переднего пятна;- a second forward laser beam along a second forward emission axis, the second forward emission axis intersecting one of the main sides of the second metal sheet, the second forward laser beam forms a second front spot at the intersection with said main side of the second metal sheet, the energy density of the second forward laser beam is higher or equal to 10 6 W / cm 2 , the second forward laser beam generates a second forward penetration in the second metal sheet at the second front spot;

центр каждого из первого и второго передних пятен расположен на расстоянии меньше или равном 2,5 мм от боковой стороны, соответственно, первого металлического листа и второго металлического листа, и расстояние в направлении сварки между центрами первого и второго передних лазерных лучей меньше или равно 5 мм; иthe center of each of the first and second front spots is located at a distance less than or equal to 2.5 mm from the side, respectively, of the first metal sheet and the second metal sheet, and the distance in the welding direction between the centers of the first and second front laser beams is less than or equal to 5 mm ; and

- заднего лазерного луча, причем задний лазерный луч пересекает смежные основные стороны первого и второго металлических листов и образует на них заднее пятно, плотность энергии заднего лазерного луча больше или равна 106 Вт/см2, площадь поверхности заднего пятна больше площади поверхности каждого из первого и второго передних пятен, задний лазерный луч генерирует заднее сквозное проплавление в первом и втором металлических листах у заднего пятна;- a rear laser beam, wherein the rear laser beam crosses the adjacent main sides of the first and second metal sheets and forms a rear spot on them, the energy density of the rear laser beam is greater than or equal to 10 6 W / cm 2 , the surface area of the rear spot is greater than the surface area of each of the first and the second front spots, the rear laser beam generates back penetration in the first and second metal sheets at the rear spot;

первый и второй передние лазерные лучи и задний лазерный луч направлены таким образом, что:the first and second forward laser beams and the rear laser beam are directed in such a way that:

- первое и второе передние пятна расположены впереди заднего пятна; и таким образом, что:- the first and second front spots are located in front of the rear spot; and in such a way that:

- в каждый момент между первым передним сквозным проплавлением и задним сквозным проплавлением и между вторым передним сквозным проплавлением и задним сквозным проплавлением остается область твердой фазы и/или область жидкой фазы металлических листов.- at each moment between the first forward through penetration and the rear through penetration and between the second forward through penetration and the rear through penetration, a solid phase region and / or a liquid phase region of metal sheets remains.

Согласно конкретным вариантам выполнения способ по изобретению также может содержать один или несколько из следующих признаков:In specific embodiments, the method of the invention may also comprise one or more of the following features:

- в каждый момент времени на этапе стыковой сварки объем сварочной ванны, создаваемый первым и вторым передними лазерными лучами, отделен от объема сварочной ванны, создаваемого задним лазерным лучом;- at each moment of time at the butt welding stage, the volume of the weld pool created by the first and second forward laser beams is separated from the volume of the weld pool created by the rear laser beam;

- наибольший размер первого и/или второго переднего пятна составляет 50 - 250 мкм;- the largest size of the first and / or second front spot is 50 - 250 microns;

- наибольший размер заднего пятна составляет 200 - 1800 мкм, предпочтительно, 600 - 1200 мкм;- the largest size of the back spot is 200 - 1800 μm, preferably 600 - 1200 μm;

- первый металлический лист и второй металлический лист имеют соответственно толщину 0,15 - 5 мм.- the first metal sheet and the second metal sheet have a thickness of 0.15 to 5 mm, respectively.

- центры первого и второго передних пятен расположены на равном расстоянии от средней плоскости между первым и вторым металлическими листами;- the centers of the first and second front spots are located at an equal distance from the median plane between the first and second metal sheets;

- центры первого и второго передних пятен выровнены в направлении, перпендикулярном направлению сварки;- the centers of the first and second front spots are aligned in the direction perpendicular to the welding direction;

- центры первого и второго передних пятен расположены на некотором расстоянии друг от друга в направлении сварки;- the centers of the first and second front spots are located at some distance from each other in the direction of welding;

- заднее пятно сцентрировано по средней плоскости между первым и вторым металлическими листами;- the back spot is centered on the midplane between the first and second metal sheets;

- центр заднего пятна смещен в боковом направлении относительно средней плоскости между первым и вторым металлическими листами;- the center of the rear spot is offset laterally with respect to the midplane between the first and second metal sheets;

- центр заднего пятна расположен в направлении сварки на расстоянии 0,5 - 8 мм от центра самого заднего из первого и второго передних пятен, и предпочтительно на расстоянии 1 - 5 мм;- the center of the rear spot is located in the welding direction at a distance of 0.5 to 8 mm from the center of the rearmost of the first and second front spots, and preferably at a distance of 1 to 5 mm;

- первое переднее пятно и/или второе переднее пятно имеют гауссово распределение энергии или П-образное распределение энергии и, предпочтительно, круглый контур;- the first front spot and / or the second front spot have a Gaussian energy distribution or a U-shaped energy distribution and preferably a circular contour;

- заднее пятно имеет гауссово распределение энергии или П-образное распределение энергии;- the back spot has a Gaussian energy distribution or a U-shaped energy distribution;

- заднее пятно является кольцеобразным;- the posterior spot is annular;

- наружный размер заднего пятна, перпендикулярный направлению сварки, меньше наружного размера заднего пятна, параллельного направлению сварки;- the outer size of the rear spot, perpendicular to the direction of welding, is less than the outer size of the back spot, parallel to the direction of welding;

- заднее пятно симметрично относительно плоскости, параллельной средней плоскости между двумя металлическими листами;- the rear spot is symmetrical about a plane parallel to the median plane between the two metal sheets;

- наибольший наружный размер заднего пятна составляет 200 - 1800 мкм, предпочтительно 600 - 1200 мкм;- the largest outer size of the rear spot is 200 - 1800 μm, preferably 600 - 1200 μm;

- отношение наибольшего наружного размера к наибольшему внутреннему размеру заднего пятна составляет 1,2 - 3,2, предпочтительно 1,3 - 2;the ratio of the largest outer dimension to the largest inner dimension of the back spot is 1.2 to 3.2, preferably 1.3 to 2;

- заднее пятно имеет круглый контур или удлиненный контур в направлении удлинения, параллельном направлению сварки;- the back spot has a circular contour or an elongated contour in an elongation direction parallel to the welding direction;

- способ дополнительно содержит испускание вспомогательного заднего лазерного луча одновременно с этапом испускания первого переднего лазерного луча, второго переднего лазерного луча и заднего лазерного луча, причем вспомогательный задний лазерный луч пересекает смежные основные стороны первого и второго металлических листов и образует на них вспомогательное заднее пятно, и вспомогательный задний лазерный луч направлен таким образом, что вспомогательное заднее пятно расположено за задним пятном;the method further comprises emitting an auxiliary rear laser beam simultaneously with the step of emitting a first forward laser beam, a second forward laser beam, and a rear laser beam, the auxiliary rear laser beam crossing adjacent major sides of the first and second metal sheets and forming an auxiliary rear spot thereon, and the auxiliary rear laser beam is directed such that the auxiliary rear spot is located behind the rear spot;

- вспомогательное заднее пятно является кольцеобразным или имеет гауссово распределение энергии или П-образное распределение энергии;- the auxiliary rear spot is annular or has a Gaussian energy distribution or a U-shaped energy distribution;

- наибольший наружный размер заднего пятна больше набольшего наружного размера вспомогательного заднего пятна;- the largest outer dimension of the posterior spot is greater than the largest outer dimension of the auxiliary posterior spot;

- способ также содержит обеспечение наличия сварочного материала, например, присадочной проволоки или порошкового флюса во время этапа стыковой сварки;the method also includes ensuring that a welding material such as filler wire or cored flux is present during the butt welding step;

- первый и/или второй металлические листы содержат стальную подложку, имеющую цинкосодержащее или алюминийсодержащее предварительное покрытие, по меньшей мере, на одной из основных сторон;the first and / or second metal sheets comprise a steel substrate having a zinc-containing or aluminum-containing pre-coating on at least one of the main sides;

- первый передний лазерный луч и/или второй передний лазерный луч и/или задний лазерный луч генерируются общей лазерной головкой;- the first forward laser beam and / or the second forward laser beam and / or the rear laser beam are generated by a common laser head;

- каждый лазерный луч генерируется специально предназначенной для этого лазерной головкой;- each laser beam is generated by a specially designed laser head;

- стальная подложка, по меньшей мере, одного из первого и второго металлических листов выполнена из стали, закаливаемой под прессом; иthe steel substrate of at least one of the first and second metal sheets is made of press-hardened steel; and

- по меньшей мере, один из первого и второго металлических листов имеет цинкосодержащее или алюминийсодержащее предварительное покрытие.- at least one of the first and second metal sheets has a zinc-containing or aluminum-containing pre-coating.

Другие аспекты и преимущества изобретения станут понятными из приведенного ниже описания, приведенного в качестве примера со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:Other aspects and advantages of the invention will become apparent from the following description, given by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг. 1 - схематический вид в разрезе двух металлических листов, расположенных по первому варианту выполнения способа стыковой сварки двух металлических листов;fig. 1 is a schematic sectional view of two metal sheets arranged according to a first embodiment of a method for butt welding of two metal sheets;

фиг. 2 - схематический вид сверху двух металлических листов из фиг. 1 во время этапа стыковой сварки способа по первому варианту выполнения;fig. 2 is a schematic top view of the two metal sheets of FIG. 1 during the butt-welding step of the method according to the first embodiment;

фиг. 3 - схематический разрез одного из двух металлических листов из фиг. 2 по плоскости III-III из фиг. 2; иfig. 3 is a schematic section through one of the two metal sheets of FIG. 2 along plane III-III from FIG. 2; and

Фиг. 4 - 8 - схематические виды сверху двух металлических листов во время этапа стыковой сварки способа стыковой сварки двух металлических листов, соответственно, по второму, третьему, четвертому, пятому и шестому варианту выполнения.FIG. 4 to 8 are schematic plan views of two metal sheets during a butt-welding step of a butt-welding method of two metal sheets, respectively, in a second, third, fourth, fifth and sixth embodiment.

Ниже со ссылкой на фиг. 1 - 3 приведено описание способа стыковой лазерной сварки двух металлических листов 2, 4 по первому варианту выполнения настоящего изобретения.With reference to FIG. 1 - 3 describe a method of laser butt welding of two metal sheets 2, 4 according to the first embodiment of the present invention.

Способ включает в себя этап обеспечения наличия первого металлического листа 2 и второго металлического листа 4.The method includes the step of providing a first metal sheet 2 and a second metal sheet 4.

Каждый металлический лист 2, 4 соответственно имеет две основные стороны 6, 7 и боковую сторону 8, соединяющую две основные стороны.Each metal sheet 2, 4 has respectively two main sides 6, 7 and a side 8 connecting the two main sides.

Основные стороны 6, 7 являются верхней стороной 6 и нижней стороной 7. Термины «верхняя» и «нижняя» означают расположение сторон относительно оси, перпендикулярной указанным основным сторонам 6, 7.The main sides 6, 7 are the top side 6 and the bottom side 7. The terms "top" and "bottom" mean the position of the sides relative to an axis perpendicular to the indicated main sides 6, 7.

Боковая сторона 8 каждого металлического листа 2, 4 продолжается, к примеру, перпендикулярно основным сторонам 6, 7 металлического листа 2, 4. Как вариант, боковая сторона 8, по меньшей мере, одного металлического листа 2, 4 продолжается неперпендикулярно к основным сторонам 6, 7. Например, боковая сторона 8, по меньшей мере, одного металлического листа 2, 4 наклонена относительно основных сторон 6, 7 этого металлического листа 2, 4 и образует с одной из основных сторон 6, 7 угол, отличающийся от 90°, например, угол больше или равный 45°, в частности, больше или равный 60°.The side 8 of each metal sheet 2, 4 extends, for example, perpendicular to the main sides 6, 7 of the metal sheet 2, 4. Alternatively, the side 8 of at least one metal sheet 2, 4 extends non-perpendicularly to the main sides 6, 7. For example, the side 8 of at least one metal sheet 2, 4 is inclined with respect to the main sides 6, 7 of this metal sheet 2, 4 and forms an angle with one of the main sides 6, 7 that differs from 90 °, for example, an angle greater than or equal to 45 °, in particular greater than or equal to 60 °.

Первый металлический лист 2 и второй металлический лист 4 имеют соответственно толщину 0,15 - 5 мм. Выражение «толщина металлического листа» означает расстояние между основными сторонами 6, 7 металлического листа 2, 4 перпендикулярно указанным основным сторонам 6, 7.The first metal sheet 2 and the second metal sheet 4 have a thickness of 0.15 to 5 mm, respectively. The expression "thickness of the metal sheet" means the distance between the main sides 6, 7 of the metal sheet 2, 4 perpendicular to the said main sides 6, 7.

Предпочтительно, первый металлический лист 2 и второй металлический лист 4 соответственно имеют постоянную толщину. Как вариант, по меньшей мере, один из металлических листов, первый металлический лист 2 или второй металлический лист 4, имеет переменную толщину.Preferably, the first metal sheet 2 and the second metal sheet 4 have a constant thickness, respectively. Alternatively, at least one of the metal sheets, the first metal sheet 2 or the second metal sheet 4, has a variable thickness.

Первый металлический лист 2 и второй металлический лист 4 имеют, к примеру, одну и ту же толщину. Как вариант, они имеют разные толщины.The first metal sheet 2 and the second metal sheet 4 have, for example, the same thickness. Alternatively, they have different thicknesses.

Первый и/или второй металлические листы 2, 4 содержат стальную подложку 9A.The first and / or second metal sheets 2, 4 comprise a steel substrate 9A.

Сталь подложки 9A, в частности, является сталью, имеющей феррито-перлитную микроструктуру.The support steel 9A is in particular a steel having a ferrite-pearlite microstructure.

Предпочтительно, подложка 9A выполнена из стали, предназначенной для термообработки, в частности, закаливаемой под прессом стали, например, марганцево-бористой стали, например, стали 22MnB5.Preferably, the substrate 9A is made of a heat-treatable steel, in particular a press-hardened steel, for example a manganese boron steel, for example 22MnB5 steel.

Как вариант, микроструктура стальной подложки 9A содержит бейнит и/или феррит и/или остаточный аустенит.Alternatively, the microstructure of the steel substrate 9A contains bainite and / or ferrite and / or retained austenite.

В зависимости от требуемой толщины подложку можно изготавливать горячей прокаткой и/или холодной прокаткой с последующим отжигом или с помощью любого другого пригодного способа.Depending on the desired thickness, the substrate can be produced by hot rolling and / or cold rolling followed by annealing or any other suitable method.

Лист 2, 4, к примеру, имеет цинкосодержащее или алюминийсодержащее предварительное покрытие 9B, по меньшей мере, на одной из основных сторон подложки 9A и, к примеру, на ее обеих основных сторонах.Sheet 2, 4, for example, has a zinc-containing or aluminum-containing pre-coating 9B on at least one of the major sides of the substrate 9A and, for example, on both major sides thereof.

Способ также включает в себя этап позиционирования первого и второго металлических листов для выполнения стыковой лазерной сварки.The method also includes the step of positioning the first and second metal sheets to perform laser butt welding.

Как показано на фиг. 1, позиционирование выполняют таким образом, чтобы боковые стороны 8 первого и второго металлических листов 2, 4 были обращены друг к другу.As shown in FIG. 1, the positioning is carried out such that the sides 8 of the first and second metal sheets 2, 4 face each other.

В примере, показанном на фиг. 2, имеется, по меньшей мере, одна область первого и второго металлических листов 2, 4, в которой боковые стороны 8, обращенные друг к другу, расположены на расстоянии друг от друга. Как вариант, первый и второй металлические листы 2, 4, к примеру, находятся в контакте по всей площади этих боковых сторон 8. В другой разновидности примера имеется, по меньшей мере, одна область первого и второго металлических листов 2, 4, в которой боковые стороны 8 находятся в контакте друг с другом только на протяжении части их толщин.In the example shown in FIG. 2, there is at least one region of the first and second metal sheets 2, 4 in which the lateral sides 8 facing each other are spaced apart from each other. Alternatively, the first and second metal sheets 2, 4, for example, are in contact over the entire area of these lateral sides 8. In another variation of the example, there is at least one region of the first and second metal sheets 2, 4 in which the lateral the sides 8 are in contact with each other only over a part of their thickness.

Основные стороны 6, 7 расположены, по существу, параллельно друг другу. Выражение «по существу, параллельно» означает, что основные стороны 6, 7 соответственно определяют первую плоскость и вторую плоскость, причем первая и вторая плоскости определяют между собой угол меньше 1°.The main sides 6, 7 are located substantially parallel to each other. The expression "substantially parallel" means that the major sides 6, 7 respectively define a first plane and a second plane, the first and second planes defining an angle between them less than 1 °.

Позиционирование определяет среднюю плоскость 10, перпендикулярную основным сторонам 6, 7 первого и второго металлических листов 2, 4. Средняя плоскость 10, в частности, является средней плоскостью между боковыми сторонами 8. Средняя плоскость 10 предпочтительно является вертикальной.The positioning defines a median plane 10 perpendicular to the major sides 6, 7 of the first and second metal sheets 2, 4. The median plane 10, in particular, is the median plane between the lateral sides 8. The median plane 10 is preferably vertical.

Способ также включает в себя этап стыковой сварки первого и второго металлических листов 2, 4 в направлении сварки. Направление сварки, в частности, продолжается вдоль средней плоскости 10. На фиг. 2 направление сварки показано стрелкой 11.The method also includes the step of butt-welding the first and second metal sheets 2, 4 in the welding direction. The welding direction, in particular, continues along the median plane 10. FIG. 2, the welding direction is shown by arrow 11.

Этот этап стыковой сварки содержит одновременное испускание первого переднего лазерного луча 12, второго переднего лазерного луча 14 и заднего лазерного луча 16.This butt-welding step comprises the simultaneous emission of a first forward laser beam 12, a second forward laser beam 14, and a rear laser beam 16.

Лазерные лучи 12, 14, 16, к примеру, испускаются CO2-лазерами, Nd:YAG лазером, волоконным лазером или лазером на прямых диодах. Различные лазерные лучи 12, 14 и 16 могут испускаться лазером одного и того же типа или лазерами разных типов.Laser beams 12, 14, 16, for example, are emitted by CO 2 lasers, Nd: YAG laser, fiber laser or direct diode laser. Different laser beams 12, 14 and 16 can be emitted by a laser of the same type or by different types of lasers.

В варианте выполнения первый передний лазерный луч 12 и второй передний лазерный луч 14 и/или задний лазерный луч 16 генерируются общей лазерной головкой.In an embodiment, the first forward laser beam 12 and the second forward laser beam 14 and / or the rear laser beam 16 are generated by a common laser head.

По другому варианту каждый лазерный луч 12, 14, 16 генерируется специально предназначенной для этого головкой.Alternatively, each laser beam 12, 14, 16 is generated by a dedicated head.

По еще одному варианту два лазерных луча, например, два передних лазерных луча 12, 14, генерируются общей лазерной головкой, а третий лазерный луч, например, задний лазерный луч 16, генерируется другой лазерной головкой.In another embodiment, two laser beams, for example, two front laser beams 12, 14, are generated by a common laser head, and a third laser beam, for example, a rear laser beam 16, is generated by another laser head.

Направление сварки зависит относительного от относительного перемещения первого и второго металлических листов 2, 4 и лазерных лучей 12, 14 и 16.The direction of welding depends on the relative movement of the first and second metal sheets 2, 4 and the laser beams 12, 14 and 16.

Первый передний лазерный луч 12 испускается вдоль первой передней оси E1 испускания. Первая передняя ось E1 испускания пересекает одну из основных сторон 6, 7 первого металлического листа 2. В примере, показанном на фиг. 2, указанной основной стороной является верхняя сторона 6 первого металлического листа 2. Как вариант, указанной основной стороной является нижняя сторона 7 первого металлического листа 2.The first forward laser beam 12 is emitted along the first forward emission axis E1. The first front emission axis E1 crosses one of the main sides 6, 7 of the first metal sheet 2. In the example shown in FIG. 2, said main side is the upper side 6 of the first metal sheet 2. Alternatively, said main side is the underside 7 of the first metal sheet 2.

Например, первая передняя ось E1 испускания продолжается перпендикулярно основным сторонам 6, 7 первого металлического листа 2.For example, the first front emission axis E1 extends perpendicular to the main sides 6, 7 of the first metal sheet 2.

Как показано на фиг. 2, первый передний лазерный луч 12 образует первое переднее пятно 18 на пересечении с указанной основной стороной 6, 7 первого металлического листа 2.As shown in FIG. 2, the first front laser beam 12 forms a first front spot 18 at the intersection with said base side 6, 7 of the first metal sheet 2.

В частности, первый передний лазерный луч 12 пересекает указанную основную сторону 6, 7 первого металлического листа 2 по всему сечению первого переднего лазерного луча 12. Таким образом, вся энергия первого переднего лазерного луча 12 передается первому металлическому листу 2.In particular, the first forward laser beam 12 traverses said main side 6, 7 of the first metal sheet 2 over the entire cross-section of the first forward laser beam 12. Thus, all the energy of the first forward laser beam 12 is transferred to the first metal sheet 2.

Плотность энергии первого переднего лазерного луча 12 превышает или равна 106 Вт/см2. В результате первый передний лазерный луч 12 генерирует первое переднее сквозное проплавление 19 в первом металлическом листе 2 у первого переднего пятна 18 (см. фиг. 3). На фиг. 3 лазерные лучи не показаны.The energy density of the first forward laser beam 12 is greater than or equal to 10 6 W / cm 2 . As a result, the first forward laser beam 12 generates a first forward penetration 19 in the first metal sheet 2 at the first front spot 18 (see FIG. 3). FIG. 3 the laser beams are not shown.

В этом контексте сквозное проплавление является полостью, которая продолжается по толщине металлического листа и содержит испаряемый материал, образующийся в результате соударения лазерного луча с металлическим листом. Сквозное проплавление обеспечивает прямую передачу энергии соответствующего лазерного луча в металлический лист.In this context, the penetration is a cavity that extends through the thickness of the metal sheet and contains the evaporated material resulting from the collision of the laser beam with the metal sheet. Penetration allows the direct transfer of the energy of the corresponding laser beam into the metal sheet.

Как показано на фиг. 3, во время этапа стыковой сварки первый передний лазерный луч 12 образует первую сварочную ванну 13 на месте первого переднего пятна 18.As shown in FIG. 3, during the butt-welding step, the first forward laser beam 12 forms a first weld pool 13 in place of the first front spot 18.

Первое переднее сквозное проплавление 19 окружено первой сварочной ванной 13.The first forward penetration 19 is surrounded by the first weld pool 13.

Во время этапа стыковой сварки давление пара, содержащегося внутри первого переднего сквозного проплавления 19, препятствует попаданию расплавленного материала первой сварочной ванны 13 в полость, образованную сквозным проплавлением.During the butt-welding step, the pressure of the steam contained within the first forward penetration 19 prevents molten material from the first weld pool 13 from entering the cavity formed by the penetration penetration.

В примере на фиг. 3 первое сквозное проплавление 19 показано в виде цилиндрической полости, продолжающейся перпендикулярно основным сторонам 6, 7, для упрощения чертежа. На практики первое сквозное проплавление 19 может быть наклонено относительно нормали к основным сторонам 6, 7 под углом, который пропорционален скорости сварки. Кроме того, первое сквозное проплавление 19 может иметь переменное сечение по толщине листа.In the example of FIG. 3, the first penetration penetration 19 is shown as a cylindrical cavity extending perpendicularly to the main sides 6, 7 for simplification of the drawing. In practice, the first penetration 19 can be inclined relative to the normal to the main sides 6, 7 at an angle that is proportional to the welding speed. In addition, the first penetration penetration 19 can have a variable cross-section through the sheet thickness.

Второй передний лазерный луч 14 испускается вдоль второй передней оси E2 испускания.The second forward laser beam 14 is emitted along the second forward emission axis E2.

Вторая передняя ось E2 испускания пересекает одну из основных сторон 6, 7 второго металлического листа 4. В примере, показанном на фиг. 2, указанной основной стороной является верхняя сторона 6 второго металлического листа 4. Как вариант, указанной основной стороной является нижняя сторона 7 второго металлического листа 4.The second front emission axis E2 intersects one of the main sides 6, 7 of the second metal sheet 4. In the example shown in FIG. 2, said main side is the upper side 6 of the second metal sheet 4. Alternatively, said main side is the underside 7 of the second metal sheet 4.

Например, вторая передняя ось E2 испускания продолжается перпендикулярно основным сторонам 6, 7 второго металлического листа 4.For example, the second front emission axis E2 extends perpendicularly to the main sides 6, 7 of the second metal sheet 4.

Второй передний лазерный луч 14 образует второе переднее пятно 20 на пересечении с указанной основной стороной 6, 7 второго металлического листа 24.The second front laser beam 14 forms a second front spot 20 at the intersection with said main side 6, 7 of the second metal sheet 24.

В примере, показанном на фиг. 2, первое и второе передние пятна 18, 20 образованы на смежных основных сторонах 6, 7 первого и второго металлических листов 2, 4.In the example shown in FIG. 2, first and second front spots 18, 20 are formed on adjacent main sides 6, 7 of the first and second metal sheets 2, 4.

Выражение «смежные основные стороны» относится к одной основной стороне первого металлического листа 2 и одной основной стороне второго металлического листа 4, которые расположены с одной и той же стороны металлических листов 2, 4 относительно направления испускания лазерных лучей. Таким образом, первое и второе передние пятна 18, 20, к примеру, образованы на верхних сторонах 6 первого и второго металлических листов 2, 4 или на нижних сторонах 7 первого и второго металлических листов 2, 4.The expression "adjacent main sides" refers to one main side of the first metal sheet 2 and one main side of the second metal sheet 4, which are located on the same side of the metal sheets 2, 4 with respect to the emission direction of the laser beams. Thus, the first and second front spots 18, 20, for example, are formed on the upper sides 6 of the first and second metal sheets 2, 4 or on the lower sides 7 of the first and second metal sheets 2, 4.

В частности, второй передний лазерный луч 14 пересекает указанную основную сторону 6, 7 второго металлического листа 4 по всему сечению второго переднего лазерного луча 14. Таким образом, вся энергия второго переднего лазерного луча 14 передается второму металлическому листу 4.In particular, the second forward laser beam 14 crosses the specified main side 6, 7 of the second metal sheet 4 over the entire section of the second forward laser beam 14. Thus, all the energy of the second forward laser beam 14 is transferred to the second metal sheet 4.

Плотность энергии второго переднего лазерного луча 14 превышает или равна 106 Вт/см2. В результате второй передний лазерный луч 14 генерирует второе переднее сквозное проплавление (не показано) во втором металлическом листе 4 у второго переднего пятна 20.The energy density of the second forward laser beam 14 is greater than or equal to 10 6 W / cm 2 . As a result, the second forward laser beam 14 generates a second forward penetration penetration (not shown) in the second metal sheet 4 at the second front spot 20.

Во время этапа стыковой сварки второй передний лазерный луч 14 образует вторую сварочную ванну на месте второго переднего пятна 20. Вторая сварочная ванна окружает второе переднее сквозное проплавление.During the butt-welding step, the second forward laser beam 14 forms a second weld pool in place of the second forward spot 20. The second weld pool surrounds the second forward penetration.

Например, объем первой сварочной ванны 13 отделен от объема второй сварочной ванны, и, по меньшей мере, в момент времени или в каждый момент времени на этапе стыковой сварки первая сварочная ванна 13 и вторая сварочная ванна отделены друг от друга.For example, the volume of the first weld pool 13 is separated from the volume of the second weld pool, and at least at or at any point in time in the butt welding step, the first weld pool 13 and the second weld pool are separated from each other.

Как вариант, объем первой сварочной ванны 13 отделен от объема второй сварочной ванны, и, по меньшей мере, в момент времени или в каждый момент времени на этапе стыковой сварки между первой сварочной ванной 13 и второй сварочной ванной остается область твердой фазы металлических листов 2, 4.Alternatively, the volume of the first weld pool 13 is separated from the volume of the second weld pool, and at least at the time or at each point in time in the butt welding step between the first weld pool 13 and the second weld pool there remains a solid phase region of the metal sheets 2, 4.

Как вариант, первая и вторая сварочные ванны соединены, так чтобы они образовывали одну сварочную ванну, по меньшей мере, в момент времени на этапе стыковой сварки.Alternatively, the first and second weld puddles are connected so that they form one weld puddle at least at the time of the butt welding step.

Наибольший размер первого и/или второго переднего пятен 18, 20 составляет 50 - 250 мкм. Таким образом, энергия лазерных лучей 12, 14 передается металлическим листам 2, 4 с очень высокой эффективностью. Кроме того, эти размеры обеспечивают генерирование первого сквозного проплавления 19 и второго сквозного проплавления в первом и втором металлических листах 2, 4 даже при сравнительно низкой входной мощности первого и второго лазерного лучей 14, 16.The largest size of the first and / or second anterior spots 18, 20 is 50 - 250 µm. Thus, the energy of the laser beams 12, 14 is transmitted to the metal sheets 2, 4 with a very high efficiency. In addition, these dimensions enable the generation of the first penetration penetration 19 and the second penetration penetration in the first and second metal sheets 2, 4 even at the comparatively low input power of the first and second laser beams 14, 16.

Первое переднее пятно 18 и/или второе переднее пятно 20 имеют гауссово распределение энергии или П-образное распределение энергии и, предпочтительно, круглый контур.The first front spot 18 and / or the second front spot 20 have a Gaussian energy distribution or a U-shaped energy distribution and, preferably, a circular contour.

Расстояние в направлении сварки между центрами первого и второго передних лазерных лучей 12, 14 составляет меньше или равно 5 мм.The distance in the welding direction between the centers of the first and second forward laser beams 12, 14 is less than or equal to 5 mm.

В частности, в способе, показанном на фиг. 2, центры первого и второго передних пятен 18, 20 выровнены в направлении, перпендикулярном направлению сварки.In particular, in the method shown in FIG. 2, the centers of the first and second front spots 18, 20 are aligned in a direction perpendicular to the welding direction.

Центр каждого из первого и второго передних пятен 18, 20 расположен на расстоянии меньше или равном 2,5 мм от боковой стороны 8, соответственно, первого металлического листа 2 и второго металлического листа 4.The center of each of the first and second front spots 18, 20 is located at a distance less than or equal to 2.5 mm from the side 8, respectively, of the first metal sheet 2 and the second metal sheet 4.

В частности, в способе, показанном на фиг. 2, центры первого и второго передних пятен 18, 20 расположены на равном расстоянии от средней плоскости 10 между первым и вторым металлическими листами 2, 4.In particular, in the method shown in FIG. 2, the centers of the first and second front spots 18, 20 are equidistant from the midplane 10 between the first and second metal sheets 2, 4.

Во время стыковой сварки первое и второе передние пятна 18, 20 расположены на расстоянии друг от друга. Другими словами, во время стыковой сварки первое и второе передние пятна 18, 20 не перекрываются.During butt welding, the first and second front spots 18, 20 are spaced apart from each other. In other words, during butt welding, the first and second front spots 18, 20 do not overlap.

Задний лазерный луч 16 испускается вдоль задней оси E3 испускания.The rear laser beam 16 is emitted along the rear emission axis E3.

Задний лазерный луч 16 пересекает смежные основные стороны 6, 7 первого и второго металлических листов 2, 4. Эти смежные основные стороны 6, 7, которые пересекаются задним лазерным лучом 16, представляют собой, например, две верхние стороны 6 первого и второго металлических листов 2, 4 или две нижние стороны 7 первого и второго металлических листов 2, 4.The rear laser beam 16 crosses the adjacent main sides 6, 7 of the first and second metal sheets 2, 4. These adjacent main sides 6, 7, which are crossed by the rear laser beam 16, are, for example, the two upper sides 6 of the first and second metal sheets 2 , 4 or two lower sides 7 of the first and second metal sheets 2, 4.

Например, задняя ось E3 испускания продолжается перпендикулярно основным сторонам 6, 7 первого и второго металлических листов 2, 4.For example, the rear emission axis E3 extends perpendicular to the main sides 6, 7 of the first and second metal sheets 2, 4.

Задний лазерный луч 16 образует заднее пятно 22 на указанных основных сторонах 6, 7.The rear laser beam 16 forms a rear spot 22 on said main sides 6, 7.

В примере, показанном на фиг. 2, заднее пятно 22 образовано на тех же самых основных сторонах 6, 7, как и стороны, на которых образованы первое и второе передние пятна 18, 20. Как вариант, заднее пятно 22 образовано на других основных сторонах 6, 7, а не на сторонах, на которых образованы первая и второе передние пятна 18, 20.In the example shown in FIG. 2, the back spot 22 is formed on the same main sides 6, 7 as the sides on which the first and second front spots 18, 20 are formed. Alternatively, the back spot 22 is formed on the other main sides 6, 7 rather than on the sides on which the first and second front spots 18, 20 are formed.

Плотность энергии заднего лазерного луча 16 превышает или равна 106 Вт/см2. В результате задний лазерный луч 16 генерирует заднее сквозное проплавление 23A в первом и втором металлических листах 2, 4 у заднего переднего пятна 22 (см. фиг. 3)The energy density of the rear laser beam 16 is greater than or equal to 10 6 W / cm 2 . As a result, the rear laser beam 16 generates a rear penetration penetration 23A in the first and second metal sheets 2, 4 at the rear front spot 22 (see FIG. 3)

Как показано на фиг. 3, во время этапа дуговой сварки задний лазерный луч 16 создает заднюю сварочную ванну 23B на месте заднего пятна 22. Задняя сварочная ванна 23B окружает сквозное проплавление 23A.As shown in FIG. 3, during the arc welding step, the trailing laser beam 16 creates a trailing weld puddle 23B at the location of the trailing spot 22. The trailing weld pool 23B surrounds the penetration 23A.

В варианте выполнения энергия заднего лазерного луча 16 больше соответствующей энергии первого и второго передних лазерных лучей 14, 16. Например, энергия заднего лазерного луча 16, по меньшей мере, в два раза больше соответствующей энергии первого и второго передних лазерных лучей 14, 16.In an embodiment, the energy of the rear laser beam 16 is greater than the corresponding energy of the first and second forward laser beams 14, 16. For example, the energy of the rear laser beam 16 is at least twice the corresponding energy of the first and second forward laser beams 14, 16.

В способе по первому варианту выполнения заднее пятно 22 имеет гауссово распределение энергии или П-образное распределение энергии.In the method according to the first embodiment, the back spot 22 has a Gaussian energy distribution or a U-shaped energy distribution.

В примере, показанном на фиг. 2, заднее пятно имеет круглый контур.In the example shown in FIG. 2, the back spot has a circular outline.

Как показано, заднее пятно 22 сцентрировано по средней плоскости 10 между первым и вторым металлическими листами 2, 4.As shown, the rear spot 22 is centered on the midplane 10 between the first and second metal sheets 2, 4.

Наибольший размер заднего пятна 22, например, составляет 200 - 1800 мкм, предпочтительно 600 - 1200 мкм.The largest rear spot 22 is, for example, 200 to 1800 μm, preferably 600 to 1200 μm.

Как показано на фиг. 2, площадь поверхности заднего пятна 22 больше площади поверхности каждого из первого и второго передних пятен 18, 20. Объем заднего сквозного проплавления 23A, созданного задним лазерным лучом 16, больше объема первого и второго передних сквозных проплавлений, соответственно, созданных первым и вторым передними лазерными лучами 12, 14. As shown in FIG. 2, the surface area of the back spot 22 is greater than the surface area of each of the first and second front spots 18, 20. The volume of the back penetration 23A produced by the rear laser beam 16 is greater than the volume of the first and second front penetrations, respectively, created by the first and second front laser rays 12, 14.

Во время стыковой сварки первый и второй передние лазерные лучи 12, 14 и задний луч 16 имеют относительное перемещение по отношению к первому и второму металлическим листам 2, 4, так что первое и второе передние пятна 18, 20 и заднее пятно 22 смещаются в направлении сварки относительно первого и второго металлических листов 2, 4.During butt welding, the first and second front laser beams 12, 14 and the back beam 16 move relative to the first and second metal sheets 2, 4 so that the first and second front spots 18, 20 and the rear spot 22 are displaced in the welding direction relative to the first and second metal sheets 2, 4.

Например, первый и второй передние лазерные лучи 12, 14 и задний луч 16 совместно перемещаются, в то время как первый и второй металлические листы 2, 4 закреплены на месте. Как вариант, первый и второй передние лазерные лучи 12, 14 и задний луч 16 остаются на месте, и первый и второй металлические листы 2, 4 совместно перемещаются.For example, the first and second front laser beams 12, 14 and the rear beam 16 move together while the first and second metal sheets 2, 4 are secured in place. Alternatively, the first and second front laser beams 12, 14 and the back beam 16 remain in place and the first and second metal sheets 2, 4 move together.

Лазерная сварка образует сварное соединение 24 в месте соединения двух металлических листов 2, 4. Направление сварки определяется как направление, продолжающееся вдоль средней плоскости от области, в которой сварное соединение уже образовано, к области, в которой листы 2,4 еще не соединены с помощью сварного соединения.The laser welding forms a welded joint 24 at the junction of the two metal sheets 2, 4. The welding direction is defined as a direction extending along the median plane from the region in which the welded joint has already been formed to the region in which the sheets 2,4 have not yet been joined by welded joint.

Первый и второй передние лазерные лучи 12, 14 и задний луч 16 направляются таким образом, что первое и второе передние пятна 18, 20 расположены впереди заднего пятна 22.The first and second front laser beams 12, 14 and the rear beam 16 are guided such that the first and second front spots 18, 20 are located in front of the rear spot 22.

В этом контексте термин «впереди» означает расположение впереди относительно направления сварки. Следовательно, заднее пятно 22 расположено между передними пятнами 18, 20 и сварным соединением 24 в направлении сварки. Другими словами, во время этапа стыковой сварки заданная область первого и второго металлических листов 2, 4, сцентрированная по средней плоскости 10, всегда пересекается сначала первым и вторым передними пятнами 18, 20 и затем пересекается задним пятном 22.In this context, the term "in front" means the position in front of the direction of welding. Therefore, the back spot 22 is located between the front spots 18, 20 and the weld 24 in the weld direction. In other words, during the butt-welding step, a predetermined area of the first and second metal sheets 2, 4 centered on the midplane 10 is always crossed first by the first and second front spots 18, 20 and then crossed by the back spot 22.

Во время стыковой сварки заднее пятно 22 расположено на расстоянии от каждого из первого и второго передних пятен 18, 20. Другими словами, во время стыковой сварки заднее пятно 22 не перекрывает каждое из передних пятен, т.е. первое переднее пятно 18 и второе переднее пятно 20.During butt welding, the back spot 22 is spaced from each of the first and second front spots 18, 20. In other words, during butt welding, the back spot 22 does not overlap each of the front spots, i. E. the first front spot 18 and the second front spot 20.

Во время стыковой сварки заднее сквозное проплавление 23A расположено на расстоянии от первого переднего сквозного проплавления 19 и второго переднего сквозного проплавления. Другими словами, во время стыковой сварки заднее сквозное проплавление 23A не перекрывает каждое из передних сквозных проплавлений, т.е. первое переднее сквозное проплавление и второе переднее сквозное проплавление.During butt welding, the back penetration 23A is spaced from the first forward penetration 19 and the second forward penetration. In other words, during butt welding, the back penetration 23A does not overlap each of the front penetrations, i. E. the first forward penetration penetration and the second forward penetration penetration.

Например, относительное геометрическое расположение сквозных проплавлений во время стыковой сварки можно отслеживать посредством отображения зоны взаимодействия лазерных лучей и материала с помощью 2D-датчика изображения. С помощью инфракрасного 2D-датчика изображения можно создавать 2D-карту температур зоны взаимодействия. В частности, можно ясно идентифицировать сквозные проплавления, сварочные ванны и области твердых фаз. Как вариант или дополнительно, можно отображать формы сквозного проплавления с помощью 2D-датчика чистого изображения посредством освещения зоны взаимодействия лазерных лучей и материала со специально заданной длиной волны света, отличающейся от длины волны света лазера для сварки, и используя соответствующий фильтр полос пропускания перед датчиком изображения.For example, the relative geometrical position of the penetrations during butt welding can be monitored by imaging the laser beam-material interface with a 2D image sensor. A 2D infrared image sensor can be used to create a 2D map of the interaction zone temperatures. In particular, penetrations, weld puddles and areas of solids can be clearly identified. Alternatively or additionally, penetration patterns can be imaged with a 2D clear image sensor by illuminating the laser-material interface with a specially defined light wavelength different from the laser wavelength for welding, and using an appropriate passband filter in front of the image sensor ...

Первый и второй передние лазерные лучи 12, 14 и задний луч 16 направлены таким образом, что в каждый момент в ходе этапа стыковой сварки между первым передним сквозным проплавлением 19 и задним сквозным проплавлением 23A и между вторым передним сквозным проплавлением и задним сквозным проплавлением 23A остается область 25 твердой фазы и/или область 13, 23B жидкой фазы металлических листов 2, 4.The first and second forward laser beams 12, 14 and the back beam 16 are directed such that at each moment during the butt welding step, between the first forward penetration penetration 19 and the rear penetration penetration 23A and between the second forward penetration penetration and the rear penetration penetration 23A, an area 25 of the solid phase and / or the region 13, 23B of the liquid phase of the metal sheets 2, 4.

В частности, размеры пятен 18, 20, 22, расстояния между пятнами 18, 20, 22, скорости относительного смещения первого и второго передних лазерных лучей 12, 14 и заднего лазерного луча 16 и металлических листов 2, 4 и плотности энергии лучей 12, 14, 16 спроектированы таким образом, что в каждый момент в ходе этапа стыковой сварки между первым передним сквозным проплавлением 19 и задним сквозным проплавлением 23A и между вторым передним сквозным проплавлением и задним сквозным проплавлением 23A остается область 25 твердой фазы и/или область 13, 23B жидкой фазы металлических листов 2, 4.In particular, the dimensions of the spots 18, 20, 22, the distance between the spots 18, 20, 22, the speed of the relative displacement of the first and second front laser beams 12, 14 and the rear laser beam 16 and metal sheets 2, 4 and the energy density of the beams 12, 14 16 are designed such that at each moment during the butt-welding step, between the first forward penetration penetration 19 and the rear penetration penetration 23A and between the second forward penetration penetration and the rear penetration penetration 23A, a solid region 25 and / or a liquid region 13, 23B remains phases of metal sheets 2, 4.

В примере, показанном на фиг. 3, между первым передним сквозным проплавлением 19 и задним сквозным проплавлением 23A и между вторым передним сквозным проплавлением и задним сквозным проплавлением 23A остается область 25 твердой фазы и область 13, 23B жидкой фазы металлических листов 2, 4. Как вариант, между первым передним сквозным проплавлением 19 и задним сквозным проплавлением 23A и между вторым передним сквозным проплавлением и задним сквозным проплавлением 23A остается только область 13, 23B жидкой фазы металлических листов 2, 4.In the example shown in FIG. 3, between the first forward penetration 19 and the rear penetration 23A and between the second forward penetration and the rear penetration 23A, there remains a solid region 25 and a liquid region 13, 23B of the metal sheets 2, 4. Alternatively, between the first forward penetration 19 and the rear penetration 23A, and between the second forward penetration and the rear penetration 23A, only the liquid phase region 13, 23B of the metal sheets 2, 4 remains.

В варианте выполнения первый и второй передние лазерные лучи 12, 14 и задний луч 16 направлены таким образом, что в каждый момент в ходе этапа стыковой сварки объем сварочной ванны, создаваемый первым и вторым передними лазерными лучами 12, 14, расположен на расстоянии от объема сварочной ванны, создаваемого задним лазерным лучом 16. Этот вариант выполнения уменьшает вариативность сварки и облегчает ее цифровое моделирование по сравнению со случаем, в котором передние лазерные лучи и задний лазерный луч образуют одинарную сварочную ванну.In an embodiment, the first and second forward laser beams 12, 14 and the rear beam 16 are directed such that at each moment during the butt-welding step, the volume of the weld pool created by the first and second forward laser beams 12, 14 is located at a distance from the volume of the welding puddle created by the back laser beam 16. This embodiment reduces the variability of the weld and makes it easier to digitally simulate as compared to the case in which the front laser beams and the back laser beam form a single weld puddle.

Центр заднего пятна 22 расположен в направлении сварки на расстоянии 0,5 - 8 мм от центра самого заднего из первого и второго передних пятен 18, 20. Это расстояние предпочтительно составляет 1 - 5 мм.The center of the rear spot 22 is located in the welding direction at a distance of 0.5 to 8 mm from the center of the rearmost of the first and second front spots 18, 20. This distance is preferably 1 to 5 mm.

Скорости перемещения первого и второго передних лазерных лучей, 12, 14 и заднего лазерного луча 16 предпочтительно идентичны и составляют 2 - 20 м/мин, предпочтительно 4 - 12 м/мин.The travel speeds of the first and second forward laser beams 12, 14 and the rear laser beam 16 are preferably identical and are 2-20 m / min, preferably 4-12 m / min.

Примеры размеров пятен, расстояний между пятнами, относительных скоростей перемещения пятен по металлическим листам 2, 4 и плотностей энергии лучей описаны ниже.Examples of spot sizes, spacing between spots, relative speeds of spot movement over metal sheets 2, 4, and ray energy densities are described below.

Согласно первому примеру:According to the first example:

- первый и второй металлические листы 2, 4 соответственно имеют толщину 1 мм и расположены так, что они находятся в контакте друг с другом в направлении сварки, или так, что они расположены на расстоянии друг от друга меньше 80 мкм;- the first and second metal sheets 2, 4 respectively have a thickness of 1 mm and are located so that they are in contact with each other in the welding direction, or so that they are spaced from each other less than 80 μm;

- первое и второе передние пятна 18, 20 соответственно имеют диаметр, равный 150 мкм и мощность 500 Вт, первое и второе передние пятна 18, 20 генерируются общей лазерной сварочной головкой, причем эта общая лазерная сварочная головка получает питание от дискового лазерного генератора, имеющего мощность 1 кВт и длину волны 1 мкм;- the first and second front spots 18, 20, respectively, have a diameter of 150 μm and a power of 500 W, the first and second front spots 18, 20 are generated by a common laser welding head, and this common laser welding head is powered by a disk laser generator having a power 1 kW and a wavelength of 1 micron;

- заднее пятно 22 имеет диаметр, равный 600 мкм и мощность 4 кВт, заднее пятно 22 генерируется специально предназначенной для этого лазерной сварочной головкой, причем указанная лазерная сварочная головка получает питание от YAG-лазера, имеющего мощность 4 кВт и длину волны 1 мкм;- the rear spot 22 has a diameter equal to 600 μm and a power of 4 kW, the rear spot 22 is generated by a specially designed laser welding head, said laser welding head being powered by a YAG laser having a power of 4 kW and a wavelength of 1 μm;

- передние пятна 18, 20 и заднее пятно 22 расположены в форме равностороннего треугольника, и равносторонний треугольник имеет длину сторон 1,2 мм, заднее пятно 22 сцентрировано по средней плоскости, и передние пятна 18, 20 расположены на равном расстоянии от средней плоскости; и- the front spots 18, 20 and the back spot 22 are in the form of an equilateral triangle, and the equilateral triangle has a side length of 1.2 mm, the back spot 22 is centered on the median plane, and the front spots 18, 20 are located at an equal distance from the median plane; and

- скорость сварки составляет 16 м/мин.- welding speed is 16 m / min.

Согласно второму примеру:According to the second example:

- первый и второй металлические листы 2, 4 соответственно имеют толщину 1 мм и расположены так, что они находятся в контакте друг с другом в направлении сварки, или так, что они расположены на расстоянии друг от друга меньше 80 мкм;- the first and second metal sheets 2, 4 respectively have a thickness of 1 mm and are located so that they are in contact with each other in the welding direction, or so that they are spaced from each other less than 80 μm;

- первое и второе передние пятна 18, 20 соответственно имеют диаметр, равный 150 мкм и мощность 500 Вт, первое и второе передние пятна 18, 20 генерируются общей лазерной сварочной головкой, причем эта общая лазерная сварочная головка получает питание от дискового лазера, имеющего мощность 1000 Вт и длину волны 1 мкм;- the first and second front spots 18, 20, respectively, have a diameter of 150 μm and a power of 500 W, the first and second front spots 18, 20 are generated by a common laser welding head, and this common laser welding head is powered by a disk laser having a power of 1000 W and wavelength 1 μm;

- заднее пятно 22 имеет диаметр, равный 600 мкм и мощность 4 кВт, заднее пятно 22 генерируется специально предназначенной для этого лазерной сварочной головкой, причем указанная лазерная сварочная головка получает питание от YAG-лазера, имеющего мощность 4 кВт и длину волны 1 мкм;- the rear spot 22 has a diameter equal to 600 μm and a power of 4 kW, the rear spot 22 is generated by a specially designed laser welding head, said laser welding head being powered by a YAG laser having a power of 4 kW and a wavelength of 1 μm;

- передние пятна 18, 20 расположены на равном расстоянии от средней плоскости 0,6 мм, заднее пятно 22 сцентрировано по средней плоскости и расположено на расстоянии 1,2 мм за передними пятнами 18, 20; и- front spots 18, 20 are located at an equal distance from the median plane of 0.6 mm, the back spot 22 is centered on the median plane and located at a distance of 1.2 mm behind the anterior spots 18, 20; and

- скорость сварки составляет 16 м/мин.- welding speed is 16 m / min.

В способе стыковой лазерной сварки двух металлических листов 2, 4 по изобретению первые и второе сквозные проплавления имеют высокий коэффициент формы, причем коэффициент формы определяется как отношение высоты сквозного проплавления к диаметру сквозного проплавления. Сквозное проплавление с высоким коэффициентом формы поглощает максимум энергии лазерного луча за счет многократных отражений лазерного луча в сквозном проплавлении.In the method of laser butt welding of two metal sheets 2, 4 according to the invention, the first and second through penetrations have a high shape factor, the shape factor being defined as the ratio of the through penetration height to the through penetration diameter. High aspect ratio through penetration absorbs maximum laser beam energy through multiple reflections of the laser beam in through penetration.

В частности, присутствие области 25 твердой фазы и/или области 13, 23B жидкой фазы между сквозными проплавлениями препятствует сообщению первых и второго сквозных проплавлений с задним сквозным проплавлением 23A. Такая связь между передними и задним сквозными проплавлениями привела бы к значительному уменьшению соответствующих коэффициентов формы передних сквозных проплавлений и, следовательно, повлияла бы на эффективность использования энергии на этапе стыковой сварки.In particular, the presence of a solid region 25 and / or a liquid region 13, 23B between the penetrations prevents the first and second penetrations from communicating with the trailing penetration 23A. Such a relationship between the front and rear penetrations would lead to a significant reduction in the respective shape ratios of the front penetrations and therefore would affect the energy efficiency of the butt welding step.

Кроме того, во время стыковой сварки первый и второй передние лазерные лучи 12, 14 соответственно предварительно нагревают рассматриваемые участки первого и второго металлических листов 2, 4 перед расплавлением этих участков задним пятном 22.In addition, during butt welding, the first and second forward laser beams 12, 14 respectively preheat the regions of the first and second metal sheets 2, 4 under consideration before melting these regions with the back spot 22.

Этот предварительный нагрев является благоприятным, поскольку он повышает эффективность использования энергии во время стыковой сварки. Кроме того, предварительный нагрев также ведет к увеличению длины задней сварочной ванны 23B. Увеличение длины задней сварочной ванны 23B улучшает геометрию сварного соединения 24 и увеличивает предел ограничения скорости стыковой сварки.This preheating is beneficial because it increases the energy efficiency during butt welding. In addition, preheating also tends to increase the length of the rear weld pool 23B. Increasing the length of the rear weld pool 23B improves the geometry of the weld joint 24 and increases the butt weld rate limit.

Кроме того, в случае, когда металлические листы 2, 4 имеют покрытие, первый и второй передние лазерные лучи 12, 14 действуют на покрытие следующим образом: покрытия с низкой температурой испарения, например, покрытие на основе цинка, испаряются за счет действия первого и второго передних лазерных лучей 12, 14, в то время как покрытие с высокой температурой испарения, покрытия на основе алюминия, и, например, алюминий-кремниевые покрытия, предварительно расплавляется и частично поступает в зону плавления.In addition, in the case where the metal sheets 2, 4 are coated, the first and second forward laser beams 12, 14 act on the coating as follows: coatings with a low evaporation temperature, for example a zinc-based coating, are vaporized by the action of the first and second front laser beams 12, 14, while coatings with a high evaporation temperature, coatings based on aluminum, and, for example, aluminum-silicon coatings, are pre-melted and partially enters the melting zone.

Соответствующие плотности энергии первого и второго передних пятен 18, 20 обеспечивают очень эффективный предварительный нагрев первого и второго металлических листов 2, 4. Эта эффективность связана с высоким коэффициентом формы первых и второго сквозных проплавлений.The corresponding energy densities of the first and second front spots 18, 20 provide very efficient preheating of the first and second metal sheets 2, 4. This efficiency is associated with the high aspect ratio of the first and second penetrations.

Кроме того, во время стыковой сварки первый и второй передние лазерные лучи 12, 14 имеют тенденцию к уменьшению зазора между первым и вторым металлическими листами 2, 4. В частности, ширина зазора между первым и вторым металлическими листами 2, 4 уменьшается из-за теплового расширения стальной подложки 9A, а также действия сил поверхностного натяжения на боковых сторонах 8, которые имеют тенденцию к искривлению краевого профиля боковых сторон 8 и их перемещению ближе к средней плоскости 10. Это уменьшение ширины зазора ведет к повышению эффективности использования энергии заднего лазерного луча 16.In addition, during butt welding, the first and second front laser beams 12, 14 tend to narrow the gap between the first and second metal sheets 2, 4. In particular, the width of the gap between the first and second metal sheets 2, 4 is reduced due to thermal the expansion of the steel substrate 9A, as well as the action of surface tension forces on the flanks 8, which tend to curvature of the edge profile of the flanks 8 and move them closer to the midplane 10. This narrowing of the gap leads to increased energy efficiency of the rear laser beam 16.

В другом способе по первому варианту выполнения центры первого и второго передних пятен 18, 20 расположены на расстоянии друг от друга в направлении сварки.In another method according to the first embodiment, the centers of the first and second front spots 18, 20 are located at a distance from each other in the welding direction.

В другой разновидности способа по первому варианту выполнения способ включает в себя обеспечение наличия сварочного материала, например, присадочной проволоки или порошкового флюса, во время этапа стыковой сварки.In another variation of the method according to the first embodiment, the method includes providing a welding material, such as filler wire or flux cored, during the butt welding step.

Сварочный материал должен быть расположен рядом с задним лазерным лучом 16, предпочтительно посредством вставления между первым и вторым лазерными лучами 12, 14. Как вариант, дополнительный сварочный материал мог бы быть расположен сбоку или сзади заднего лазерного луча 16.The welding material should be positioned adjacent to the rear laser beam 16, preferably by insertion between the first and second laser beams 12, 14. Alternatively, the additional welding material could be located to the side or behind the rear laser beam 16.

Вставление сварочного материала между первым и вторым передними лазерными лучами 12, 14 упрощается в случае, когда центры первого и второго передних пятен 18, 20 расположены на расстоянии друг от друга в направлении сварки.The insertion of the welding material between the first and second front laser beams 12, 14 is facilitated when the centers of the first and second front spots 18, 20 are spaced apart in the welding direction.

В случае, когда сварочным материалом является присадочная проволока, проволоку, к примеру, вставляют между первым и вторым передними лазерными лучами 12, 14, по существу, параллельно относительно средней плоскости 10.In the case where the filler wire is the filler wire, the wire, for example, is inserted between the first and second forward laser beams 12, 14 substantially parallel to the median plane 10.

Сварочный материал, вставленный между первым и вторым передними лазерными лучами 12, 14, предварительно нагревается первым и вторым передними лазерными лучами 12, 14. Когда сварочная проволока вставлена между первым и вторым передними лазерными лучами 12, 14 эти лазерные лучи 12, 14 расплавляют меньше 20% объема сварочного материала. Предпочтительно, первый и второй передние лазерные лучи 12, 14 не расплавляют сварочный материал, когда сварочный материал вставлен между ними.The welding material inserted between the first and second forward laser beams 12, 14 is preheated by the first and second forward laser beams 12, 14. When a welding wire is inserted between the first and second forward laser beams 12, 14, these laser beams 12, 14 melt less than 20 % of the volume of the welding material. Preferably, the first and second forward laser beams 12, 14 do not melt the welding material when the welding material is inserted between them.

В этой разновидности способа удлинение задней сварочной ванны 23B из-за предварительного нагрева металлических листов 2, 4 первым и вторым передними пятнами 18, 20 способствует улучшению смешивания сварочного материала с материалом металлических листов 2, 4.In this variation of the method, the elongation of the rear weld puddle 23B due to the preheating of the metal sheets 2, 4 with the first and second front spots 18, 20 helps to improve the mixing of the welding material with the material of the metal sheets 2, 4.

Как разновидность способа по первому варианту выполнения центры первого и второго передних пятен 18, 20 расположены на различных расстояниях от средней плоскости 10.As a variation of the method according to the first embodiment, the centers of the first and second front spots 18, 20 are located at different distances from the middle plane 10.

В другой разновидности способа по первому варианту выполнения центр заднего пятна 22 смещен в боковом направлении относительно средней плоскости 10 между первым и вторым металлическим листами 2, 4. Эта разновидность, в частности, пригодна в случае, когда металлические листы 2, 4 имеют разные толщины.In another variation of the method according to the first embodiment, the center of the back spot 22 is laterally offset from the midplane 10 between the first and second metal sheets 2, 4. This variation is particularly suitable when the metal sheets 2, 4 have different thicknesses.

По другой разновидности способа по первому варианту выполнения заднее пятно 22 имеет удлиненный наружный контур, например, продолговатый контур, эллиптический контур, прямоугольный контур, каплеобразный контур или яйцевидный контур. Продолговатый, каплеобразный и яйцевидный контуры соответственно подробно описаны со ссылкой на фиг. 5, 6, 7.According to another variation of the method according to the first embodiment, the rear spot 22 has an elongated outer contour, for example, an elongated contour, an elliptical contour, a rectangular contour, a drop-shaped contour or an ovoid contour. The oblong, teardrop and ovoid contours, respectively, are described in detail with reference to FIG. 5, 6, 7.

Способ стыковой лазерной сварки двух металлических листов 2, 4 по второму варианту выполнения описан со ссылкой на фиг. 4.A method for laser butt welding of two metal sheets 2, 4 according to a second embodiment is described with reference to FIG. 4.

Этот способ отличается от способа по первому варианту выполнения тем, что заднее пятно 22 является кольцеобразным.This method differs from the method according to the first embodiment in that the rear spot 22 is annular.

Энергия заднего лазерного луча 16 в основном сконцентрирована в наружной кольцевой части, а не в центральной части. Такая форма упрощает достижение плотности энергии 106 Вт/см2.The energy of the rear laser beam 16 is mainly concentrated in the outer annular portion rather than in the central portion. This shape makes it easier to achieve an energy density of 10 6 W / cm 2 .

В частности, выражение термин «кольцеобразный» означает, что заднее пятно 22 имеет наружный контур 22 и внутренний контур 28. Внутренний контур 28, по существу, подобен наружному контуру 26.In particular, the expression “annular” means that the rear spot 22 has an outer contour 22 and an inner contour 28. The inner contour 28 is substantially similar to the outer contour 26.

В частности, заднее пятно 22 симметрично относительно плоскости, параллельной средней плоскости 10 между двумя металлическими листами 2, 4.In particular, the rear spot 22 is symmetrical about a plane parallel to the median plane 10 between the two metal sheets 2, 4.

Как показано на фиг. 4, заднее пятно 22 является круглым. В частности, наружный контур 26 и внутренний контур 28 заднего пятна 22 являются круглыми.As shown in FIG. 4, the rear spot 22 is circular. In particular, the outer contour 26 and the inner contour 28 of the back spot 22 are circular.

Наибольший наружный размер заднего пятна 22 составляет 200 - 1800 мкм, предпочтительно 600 - 1200 мкм. В способе по второму варианту выполнения наибольший наружный размер заднего пятна 22 соответствует диаметру его наружного контура 26.The largest outer dimension of the back spot 22 is 200 to 1800 μm, preferably 600 to 1200 μm. In the method according to the second embodiment, the largest outer size of the back spot 22 corresponds to the diameter of its outer contour 26.

Отношение наибольшего наружного размера к наибольшему внутреннему размеру заднего пятна 22 составляет 1,2 - 3,2, предпочтительно 1,3 - 2. Во втором способе наибольший внутренний размер заднего пятна 22 соответствует диаметру его внутреннего контура 28.The ratio of the largest outer dimension to the largest inner dimension of the rear spot 22 is 1.2-3.2, preferably 1.3-2. In the second method, the largest inner dimension of the rear spot 22 corresponds to the diameter of its inner contour 28.

Как показано на фиг. 4, по меньшей мере, участок внутреннего контура 28 соответственно пересекает первый и второй металлические листы 2, 4.As shown in FIG. 4, at least a portion of the inner contour 28, respectively, intersects the first and second metal sheets 2, 4.

Кольцевая форма заднего лазерного луча 16 обусловливает повышение эффективности использования способа, поскольку уменьшается часть энергии заднего лазерного луча 16, которая расходуется впустую, проходя в зазор меду боковыми сторонами 8.The annular shape of the rear laser beam 16 leads to an increase in the efficiency of the method, since the part of the energy of the rear laser beam 16, which is wasted, passing into the honey gap by the sides 8, is reduced.

Способ стыковой лазерной сварки двух металлических листов 2, 4 по третьему варианту выполнения описан со ссылкой на фиг. 5.A method for laser butt welding of two metal sheets 2, 4 according to a third embodiment is described with reference to FIG. 5.

Этот способ по третьему варианту выполнения отличается от способа по второму варианту выполнения тем, что заднее пятно 22 имеет удлиненную форму в направлении удлинения, параллельном направлению сварки. В этом случае наружный размер второго пятна 22, перпендикулярный направлению сварки, меньше наружного размера второго пятна 22, параллельного направлению сварки.This method according to the third embodiment differs from the method according to the second embodiment in that the back spot 22 has an elongated shape in an elongation direction parallel to the welding direction. In this case, the outer dimension of the second spot 22, perpendicular to the welding direction, is smaller than the outer dimension of the second spot 22, parallel to the welding direction.

В примере, показанном на фиг. 5, заднее пятно 22 имеет продолговатую форму. В частности, наружный контур 26 и внутренний контур 28 заднего пятна 22 имеют продолговатую форму в случае заднего пятна 22 кольцеобразной формы.In the example shown in FIG. 5, the rear spot 22 has an oblong shape. In particular, the outer contour 26 and the inner contour 28 of the back spot 22 have an elongated shape in the case of the back spot 22 of an annular shape.

Продолговатая форма улучшает течение расплавленного металла за задним пятном 22, и течение является менее турбулентным. Следовательно, удлиненная форма дополнительно улучшает геометрию сварного соединения 24 и увеличивает предел ограничения скорости стыковой сварки.The elongated shape improves the flow of molten metal behind the trailing spot 22, and the flow is less turbulent. Therefore, the elongated shape further improves the geometry of the weld 24 and increases the limit of the butt weld rate limiting.

По разновидности способа заднее пятно 22 имеет эллиптическую форму. В частности, наружный контур 26 и внутренний контур 28 заднего пятна 22 являются эллиптическими в случае заднего пятна 22 кольцеобразной формы.In a variation of the method, the rear spot 22 has an elliptical shape. In particular, the outer contour 26 and the inner contour 28 of the back spot 22 are elliptical in the case of the back spot 22 of an annular shape.

По другой разновидности способа заднее пятно 22 имеет прямоугольный контур. В частности, наружный контур 26 и внутренний контур 28 заднего пятна 22 являются прямоугольными в случае заднего пятна 22 кольцеобразной формы.In another variation of the method, the rear spot 22 has a rectangular outline. In particular, the outer contour 26 and the inner contour 28 of the trailing spot 22 are rectangular in the case of the trailing spot 22 of an annular shape.

Способ стыковой лазерной сварки двух металлических листов 2, 4 по четвертому варианту выполнения описан со ссылкой на фиг. 6.A method for laser butt welding of two metal sheets 2, 4 according to a fourth embodiment is described with reference to FIG. 6.

Способ по четвертому варианту выполнения отличается от способа по третьему варианту выполнения тем, что заднее пятно 22 имеет каплеобразную форму.The method according to the fourth embodiment differs from the method according to the third embodiment in that the rear spot 22 has a drop-like shape.

В частности, наружный контур 26 и внутренний контур 28 заднего пятна 22 являются каплеобразными в случае заднего пятна 22 кольцеобразной формы.In particular, the outer contour 26 and the inner contour 28 of the back spot 22 are drop-shaped in the case of the back spot 22 of an annular shape.

В частности, как можно видеть на фиг. 6, каждый из наружного и внутреннего контуров 26, 28 имеет заостренный конец 30 напротив закругленного конца 32.In particular, as can be seen in FIG. 6, each of the outer and inner contours 26, 28 has a pointed end 30 opposite the rounded end 32.

Как показано на фиг. 6, заостренный конец 30 расположен сзади закругленного конца 32 в направлении сварки.As shown in FIG. 6, the pointed end 30 is located behind the rounded end 32 in the welding direction.

Заостренный конец 30 сцентрирован по средней плоскости 10.The pointed end 30 is centered on the midplane 10.

Каплеобразная форма дополнительно улучшает течение расплавленного материала за задним пятном 22.The droplet shape further improves the flow of molten material behind the back spot 22.

Способ стыковой лазерной сварки двух металлических листов 2, 4 по пятому варианту выполнения описан со ссылкой на фиг. 7.A method for laser butt welding of two metal sheets 2, 4 according to a fifth embodiment is described with reference to FIG. 7.

Способ по пятому варианту выполнения отличается от способа по третьему варианту выполнения тем, что заднее пятно 22 имеет яйцевидную форму.The method according to the fifth embodiment differs from the method according to the third embodiment in that the rear spot 22 is ovoid.

Способ стыковой лазерной сварки двух металлических листов 2, 4 по шестому варианту выполнения описан со ссылкой на фиг. 8.A method for laser butt welding of two metal sheets 2, 4 according to a sixth embodiment is described with reference to FIG. 8.

Способ по шестому варианту выполнения отличается от способа по третьему варианту выполнения тем, что он дополнительно содержит испускание вспомогательного заднего лазерного луча 34 одновременно с этапом испускания первого переднего лазерного луча 12, второго переднего лазерного луча 14 и заднего лазерного луча 16.The method according to the sixth embodiment differs from the method according to the third embodiment in that it further comprises emitting the auxiliary rear laser beam 34 simultaneously with the step of emitting the first forward laser beam 12, the second forward laser beam 14 and the rear laser beam 16.

Вспомогательный задний лазерный луч 34 испускается вдоль вспомогательной второй оси E4 испускания.The auxiliary rear laser beam 34 is emitted along the auxiliary second emission axis E4.

Вспомогательный задний лазерный луч 34 пересекает смежные основные стороны 6, 7 первого и второго металлических листов 2, 4.The auxiliary rear laser beam 34 traverses the adjacent main sides 6, 7 of the first and second metal sheets 2, 4.

Вспомогательный задний лазерный луч 34 образует вспомогательное заднее пятно 36 на указанных смежных основных сторонах 6, 7.The auxiliary rear laser beam 34 forms an auxiliary rear spot 36 on said adjacent main sides 6, 7.

В примере, показанном на фиг. 8, вспомогательное заднее пятно 36 образовано на тех же самых основных сторонах 6, 7, что и стороны, на которых образовано заднее пятно 22. Как вариант, вспомогательное заднее пятно 36 образовано на других основных сторонах 6, 7, а не на сторонах, на которых образовано заднее пятно 22.In the example shown in FIG. 8, the auxiliary rear spot 36 is formed on the same main sides 6, 7 as the sides on which the back spot 22 is formed. Alternatively, the auxiliary rear spot 36 is formed on the other main sides 6, 7 and not on the sides, on which is formed by the posterior spot 22.

Плотность энергии вспомогательного заднего лазерного луча 34 предпочтительно превышает или равна 106 Вт/см2. В результате вспомогательный задний лазерный луч 34 генерирует второе заднее сквозное проплавление в первом и втором металлических листах 2, 4 у вспомогательного заднего пятна 36.The energy density of the auxiliary rear laser beam 34 is preferably greater than or equal to 10 6 W / cm 2 . As a result, the auxiliary trailing laser beam 34 generates a second trailing penetration penetration in the first and second metal sheets 2, 4 at the auxiliary trailing spot 36.

Как вариант, плотность энергии вспомогательного заднего лазерного луча 34 меньше 106 Вт/см2, в результате чего выполняется нагрев с несквозным проплавлением, улучшая плавность сварного соединения 24.Alternatively, the energy density of the auxiliary rear laser beam 34 is less than 10 6 W / cm 2 , resulting in blind penetration heating, improving the smoothness of the weld joint 24.

Вспомогательное заднее пятно 36 симметрично относительно плоскости, параллельной средней плоскости 10 между двумя металлическими листами 2, 4.The auxiliary rear spot 36 is symmetrical about a plane parallel to the median plane 10 between the two metal sheets 2, 4.

В частности, вспомогательное заднее пятно 36 является круглым. В частности, наружный контур 38 и внутренний контур 40 вспомогательного заднего пятна 36 круглые.In particular, the rear auxiliary spot 36 is circular. In particular, the outer contour 38 and the inner contour 40 of the secondary back spot 36 are circular.

Наибольший наружный размер заднего пятна 22 больше наибольшего наружного размера вспомогательного заднего пятна 36.The largest outer dimension of the rear spot 22 is greater than the largest outer dimension of the auxiliary rear spot 36.

Наибольший размер вспомогательного заднего пятна 36, например, составляет 100 - 1300 мкм, предпочтительно 300 - 1000 мкм.The largest dimension of the secondary back spot 36 is, for example, 100 to 1300 µm, preferably 300 to 1000 µm.

В примере на фиг. 8 вспомогательное заднее пятно 36 сцентрировано по средней плоскости 10.In the example of FIG. 8, the auxiliary posterior spot 36 is centered on the median plane 10.

Во время стыковой сварки вспомогательный задний лазерный луч 34 направлен таким образом, что вспомогательное заднее пятно 36 расположено за задним пятном 22 в направлении сварки. Вспомогательное заднее пятно 36, в частности, расположено между задним пятном 22 и сварным соединением 24 в направлении сварки.During butt welding, the auxiliary trailing laser beam 34 is directed so that the auxiliary trailing spot 36 is located behind the trailing spot 22 in the welding direction. The secondary back spot 36 is in particular located between the back spot 22 and the weld 24 in the welding direction.

Во время этапа стыковой сварки вспомогательный задний лазерный луч 34 образует вспомогательную заднюю сварочную ванну, причем вспомогательная задняя сварочная ванна, в частности, образована на месте вспомогательного заднего пятна 36.During the butt-welding step, the auxiliary trailing laser beam 34 forms an auxiliary trailing weld puddle, the auxiliary trailing weld pool being in particular formed in place of the auxiliary trailing spot 36.

Например, задняя сварочная ванна 23B и вспомогательная задняя сварочная ванна соединены. Как вариант, объем задней сварочной ванны 23B отделен от объема вспомогательной задней сварочной ванны, и в каждый момент времени на этапе стыковой сварки область твердой фазы металлических листов 2, 4 остается между задней сварочной ванной 23B и вспомогательной задней сварочной ванной.For example, the rear weld pool 23B and the auxiliary rear weld pool are connected. Alternatively, the volume of the rear weld pool 23B is separated from the volume of the auxiliary rear weld pool, and at each point in time in the butt-welding step, the solid phase region of the metal sheets 2, 4 remains between the rear weld pool 23B and the auxiliary rear weld pool.

В примере, показанном на фиг. 8, вспомогательное заднее пятно 36 является кольцеобразным. Вспомогательное заднее пятно 36, в частности, имеет наружный контур 38 и внутренний контур 40. Внутренний контур 40 вспомогательного заднего пятна 36 в достаточной мере подобен наружному контуру 38 вспомогательного заднего пятна 36.In the example shown in FIG. 8, the secondary rear spot 36 is annular. The auxiliary back spot 36, in particular, has an outer contour 38 and an inner contour 40. The inner contour 40 of the auxiliary back spot 36 is sufficiently similar to the outer contour 38 of the auxiliary back spot 36.

По разновидности варианта выполнения вспомогательное заднее пятно 36 имеет гауссово распределение энергии или П-образное распределение энергии.In a variation of the embodiment, the auxiliary rear spot 36 has a Gaussian energy distribution or a U-shaped energy distribution.

По другой разновидности варианта выполнения вспомогательное заднее пятно 36 имеет удлиненную форму, например, продолговатую форму, яйцевидную форму, прямоугольную форму или каплеобразную форму.In another variation of the embodiment, the secondary back spot 36 has an elongated shape, such as an oblong shape, an ovoid shape, a rectangular shape, or a teardrop shape.

По другой разновидности центр вспомогательного заднего пятна 36 смещен в боковом направлении относительно средней плоскости 10 между первым и вторым металлическими листами 2, 4.In another variation, the center of the secondary back spot 36 is laterally offset from the midplane 10 between the first and second metal sheets 2, 4.

Благодаря вышеописанным признакам способ стыковой сварки по изобретению позволяет сваривать металлические листы 2, 4 с надлежащей эффективностью использования энергии, даже если металлические листы расположены со значительным зазором между ними.Due to the above-described features, the butt welding method according to the invention allows the metal sheets 2, 4 to be welded with adequate energy efficiency even if the metal sheets are located with a significant gap between them.

Claims (44)

1. Способ стыковой лазерной сварки двух металлических листов (2, 4), включающий в себя следующие этапы:1. A method of butt laser welding of two metal sheets (2, 4), which includes the following steps: обеспечение наличия первого металлического листа (2) и второго металлического листа (4), причем каждый металлический лист соответственно имеет две основные стороны (6, 7) и боковую сторону (8), соединяющую две основные стороны (6, 7);providing a first metal sheet (2) and a second metal sheet (4), each metal sheet respectively having two main sides (6, 7) and a side (8) connecting the two main sides (6, 7); позиционирование первого и второго металлических листов (2, 4), так чтобы их боковые стороны (8) были обращены друг к другу, причем позиционирование первого и второго металлических листов (2, 4) определяет среднюю плоскость (10), перпендикулярную основным сторонам (6, 7) первого и второго металлических листов (2, 4); иpositioning the first and second metal sheets (2, 4) so that their sides (8) are facing each other, and the positioning of the first and second metal sheets (2, 4) defines the middle plane (10) perpendicular to the main sides (6 , 7) the first and second metal sheets (2, 4); and стыковую сварку первого и второго металлических листов (2, 4) в направлении сварки, причем этап стыковой сварки сдержит одновременное испускание:butt welding of the first and second metal sheets (2, 4) in the welding direction, the butt welding step restraining the simultaneous emission of: первого переднего лазерного луча (12) вдоль первой передней оси (E1) испускания, причем первая передняя ось (E1) испускания пересекает одну из основных сторон (6, 7) первого металлического листа (2), первый передний лазерный луч (12) образует первое переднее пятно (18) на пересечении с указанной основной стороной первого металлического листа (2), плотность энергии первого переднего лазерного луча (12) больше или равна 106 Вт/см2, причем посредством первого переднего лазерного луча (12) генерируют первое переднее сквозное проплавление (19) в первом металлическом листе (2) у первого переднего пятна (18);of the first forward laser beam (12) along the first forward emission axis (E1), wherein the first forward emission axis (E1) intersects one of the main sides (6, 7) of the first metal sheet (2), the first forward laser beam (12) forms the first front spot (18) at the intersection with the specified main side of the first metal sheet (2), the energy density of the first front laser beam (12) is greater than or equal to 10 6 W / cm 2 , and by means of the first front laser beam (12) the first front through fusion (19) in the first metal sheet (2) at the first front spot (18); второго переднего лазерного луча (14) вдоль второй передней оси (E2) испускания, причем вторая передняя ось (E2) испускания пересекает одну из основных сторон (6, 7) второго металлического листа, второй передний лазерный луч (14) образует второе переднее пятно (20) на пересечении с указанной основной стороной второго металлического листа, плотность энергии второго переднего лазерного луча (14) больше или равна 106 Вт/см2, причем посредством второго переднего лазерного луча (14) генерируют второе переднее сквозное проплавление во втором металлическом листе (4) у второго переднего пятна (20);of the second forward laser beam (14) along the second forward emission axis (E2), wherein the second forward emission axis (E2) crosses one of the main sides (6, 7) of the second metal sheet, the second forward laser beam (14) forms the second front spot ( 20) at the intersection with the specified main side of the second metal sheet, the energy density of the second forward laser beam (14) is greater than or equal to 10 6 W / cm 2 , and by means of the second forward laser beam (14), the second forward penetration is generated in the second metal sheet ( 4) at the second anterior spot (20); причем центр каждого из первого и второго передних пятен (18, 20) располагают на расстоянии меньше или равном 2,5 мм от боковой стороны (8) соответственно первого металлического листа (2) и второго металлического листа (4), а расстояние в направлении сварки между центрами первого и второго передних лазерных лучей (12, 14) меньше или равно 5 мм; иwherein the center of each of the first and second front spots (18, 20) is located at a distance less than or equal to 2.5 mm from the side (8) of the first metal sheet (2) and the second metal sheet (4), respectively, and the distance in the welding direction between the centers of the first and second front laser beams (12, 14) is less than or equal to 5 mm; and заднего лазерного луча (16), причем задний лазерный луч (16) пересекает смежные основные стороны (6, 7) первого и второго металлических листов (2, 4) и образует на них заднее пятно (22), плотность энергии заднего лазерного луча (16) больше или равна 106 Вт/см2, площадь поверхности заднего пятна (22) больше площади поверхности каждого из первого и второго передних пятен (18, 20), при этом посредством заднего лазерного луча (16) генерируют заднее сквозное проплавление (23A) в первом и втором металлических листах (2, 4) у заднего пятна (22);rear laser beam (16), and the rear laser beam (16) crosses the adjacent main sides (6, 7) of the first and second metal sheets (2, 4) and forms a rear spot (22) on them, the energy density of the rear laser beam (16 ) is greater than or equal to 10 6 W / cm 2 , the surface area of the back spot (22) is greater than the surface area of each of the first and second front spots (18, 20), while the back penetration (23A) is generated by the back laser beam (16) in the first and second metal sheets (2, 4) at the back spot (22); при этом первый и второй передние лазерные лучи (12, 14) и задний лазерный луч (16) направляют таким образом, что:the first and second front laser beams (12, 14) and the rear laser beam (16) are directed in such a way that: первое и второе передние пятна (18, 20) расположены впереди заднего (22) пятна; the first and second front spots (18, 20) are located in front of the rear (22) spots; и в каждый момент времени между первым передним сквозным проплавлением (19) и задним сквозным проплавлением (23A) и между вторым передним сквозным проплавлением и задним сквозным проплавлением (23A) остается область (25) твердой фазы и/или область (13, 23B) жидкой фазы металлических листов (2, 4).and at each time point between the first forward penetration (19) and the rear penetration (23A) and between the second forward penetration and the rear penetration (23A), a solid region (25) and / or a liquid region (13, 23B) remains phases of metal sheets (2, 4). 2. Способ по п. 1, в котором в каждый момент времени на этапе стыковой сварки объем сварочной ванны, создаваемый первым и вторым передними лазерными лучами (12, 14), отделен от объема сварочной ванны, создаваемого задним лазерным лучом (16).2. A method according to claim 1, wherein at each time point in the butt-welding step, the volume of the weld pool generated by the first and second forward laser beams (12, 14) is separated from the volume of the weld pool created by the backward laser beam (16). 3. Способ по п. 1 или 2, в котором наибольший размер первого и/или второго переднего пятна составляет 50-250 мкм.3. A method according to claim 1 or 2, wherein the largest size of the first and / or second front spot is 50-250 μm. 4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором наибольший размер заднего пятна (22) составляет 200-1800 мкм.4. A method according to any one of claims. 1-3, in which the largest size of the posterior spot (22) is 200-1800 μm. 5. Способ по п. 4, в котором наибольший размер заднего пятна (22) составляет 600-1200 мкм.5. A method according to claim 4, wherein the largest rear spot (22) size is 600-1200 μm. 6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором первый металлический лист (2) и второй металлический лист (4) имеют соответственно толщину 0,15-5 мм.6. The method according to any one of claims. 1-5, in which the first metal sheet (2) and the second metal sheet (4) have a thickness of 0.15-5 mm, respectively. 7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором центры первого и второго передних пятен (18, 20) располагают на равном расстоянии от средней плоскости (10) между первым и вторым металлическими листами (2, 4).7. A method according to any one of claims. 1-6, in which the centers of the first and second front spots (18, 20) are located at an equal distance from the median plane (10) between the first and second metal sheets (2, 4). 8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором центры первого и второго передних пятен (18, 20) выровнены в направлении, перпендикулярном направлению сварки.8. The method according to any one of claims. 1-7, in which the centers of the first and second front spots (18, 20) are aligned in a direction perpendicular to the welding direction. 9. Способ по любому из пп. 1-7, в котором центры первого и второго передних пятен (18, 20) располагают на некотором расстоянии друг от друга в направлении сварки.9. The method according to any one of claims. 1-7, in which the centers of the first and second front spots (18, 20) are located at some distance from each other in the direction of welding. 10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором заднее пятно (22) сцентрировано по средней плоскости (10) между первым и вторым металлическими листами (2, 4).10. The method according to any one of claims. 1-9, in which the rear spot (22) is centered on the midplane (10) between the first and second metal sheets (2, 4). 11. Способ по любому из пп. 1-9, в котором центр заднего пятна (22) смещают в боковом направлении относительно средней плоскости (10) между первым и вторым металлическими листами (2, 4).11. The method according to any one of claims. 1-9, in which the center of the rear spot (22) is laterally displaced with respect to the midplane (10) between the first and second metal sheets (2, 4). 12. Способ по любому из пп. 1-11, в котором центр заднего пятна (22) располагают в направлении сварки на расстоянии 0,5-8 мм от центра самого заднего из первого и второго передних пятен (18, 20).12. The method according to any one of claims. 1-11, in which the center of the rear spot (22) is located in the welding direction at a distance of 0.5-8 mm from the center of the rearmost of the first and second front spots (18, 20). 13. Способ по п. 12, в котором центр заднего пятна (22) располагают в направлении сварки на расстоянии 1-5 мм от центра самого заднего из первого и второго передних пятен (18, 20).13. A method according to claim 12, wherein the center of the rear spot (22) is positioned in the welding direction at a distance of 1-5 mm from the center of the rearmost of the first and second front spots (18, 20). 14. Способ по любому из пп. 1-13, в котором первое переднее пятно (18) и/или второе переднее пятно имеют гауссово распределение энергии или П-образное распределение энергии.14. The method according to any one of claims. 1-13, in which the first front spot (18) and / or the second front spot have a Gaussian energy distribution or a U-shaped energy distribution. 15. Способ по п. 14, в котором первое переднее пятно (18) и/или второе переднее пятно имеют круглый контур.15. A method according to claim 14, wherein the first front spot (18) and / or the second front spot have a circular outline. 16. Способ по любому из пп. 1-15, в котором заднее пятно (22) имеет гауссово распределение энергии или П-образное распределение энергии.16. The method according to any one of claims. 1-15, in which the rear spot (22) has a Gaussian energy distribution or a U-shaped energy distribution. 17. Способ по любому из пп. 1-15, в котором заднее пятно (22) является кольцеобразным.17. The method according to any one of claims. 1-15, in which the back spot (22) is annular. 18. Способ по п. 17, в котором наружный размер заднего пятна (22), перпендикулярный направлению сварки, меньше наружного размера заднего пятна (22), параллельного направлению сварки.18. A method according to claim 17, wherein the outer dimension of the trailing spot (22) perpendicular to the welding direction is smaller than the outer dimension of the trailing spot (22) parallel to the welding direction. 19. Способ по п. 17 или 18, в котором заднее пятно (22) симметрично относительно плоскости, параллельной средней плоскости (10) между двумя металлическими листами (2, 4).19. A method according to claim 17 or 18, wherein the rear spot (22) is symmetrical about a plane parallel to the median plane (10) between the two metal sheets (2, 4). 20. Способ по любому из пп. 17-19, в котором наибольший наружный размер заднего пятна (22) составляет 200-1800 мкм.20. The method according to any one of claims. 17-19, in which the largest outer size of the posterior spot (22) is 200-1800 μm. 21. Способ по п. 20, в котором наибольший наружный размер заднего пятна (22) составляет 600-1200 мкм.21. A method according to claim 20, wherein the largest outer dimension of the back spot (22) is 600-1200 microns. 22. Способ по любому из пп. 17-21, в котором отношение наибольшего наружного размера к наибольшему внутреннему размеру заднего пятна (22) составляет 1,2-3,2. 22. The method according to any of paragraphs. 17-21, in which the ratio of the largest outer dimension to the largest inner dimension of the back spot (22) is 1.2-3.2. 23. Способ по п. 22, в котором отношение наибольшего наружного размера к наибольшему внутреннему размеру заднего пятна (22) составляет 1,3-2.23. A method according to claim 22, wherein the ratio of the largest outer dimension to the largest inner dimension of the back spot (22) is 1.3-2. 24. Способ по любому из пп. 1-23, в котором заднее пятно (22) имеет круглый контур или удлиненный контур в направлении удлинения, параллельном направлению сварки.24. The method according to any of paragraphs. 1-23, in which the back spot (22) has a circular contour or an elongated contour in an elongation direction parallel to the welding direction. 25. Способ по любому из пп. 1-24, в котором дополнительно осуществляют испускание вспомогательного заднего лазерного луча (34) одновременно с этапом испускания первого переднего лазерного луча (12), второго переднего лазерного луча (14) и заднего лазерного луча (16), причем вспомогательный задний лазерный луч (34) пересекает смежные основные стороны (6, 7) первого и второго металлических листов (2, 4) и образует на них вспомогательное заднее пятно (36), причем вспомогательный задний лазерный луч (34) направляют с обеспечением расположения вспомогательного заднего пятна (36) за задним пятном (22).25. The method according to any one of paragraphs. 1-24, in which the emission of the auxiliary rear laser beam (34) is carried out simultaneously with the step of emission of the first front laser beam (12), the second front laser beam (14) and the rear laser beam (16), and the auxiliary rear laser beam (34 ) crosses the adjacent main sides (6, 7) of the first and second metal sheets (2, 4) and forms an auxiliary rear spot (36) on them, and the auxiliary rear laser beam (34) is directed to ensure the location of the auxiliary rear spot (36) behind posterior spot (22). 26. Способ по п. 25, в котором вспомогательное заднее пятно (36) является кольцеобразным или имеет гауссово распределение энергии или П-образное распределение энергии.26. The method of claim 25, wherein the secondary back spot (36) is annular or has a Gaussian energy distribution or a U-shaped energy distribution. 27. Способ по п. 25 или 26, в котором наибольший наружный размер заднего пятна (22) больше набольшего наружного размера вспомогательного заднего пятна (36).27. A method according to claim 25 or 26, wherein the largest outer dimension of the posterior spot (22) is greater than the largest outer dimension of the auxiliary posterior spot (36). 28. Способ по любому из пп. 1-27, в котором обеспечивают наличие сварочного материала во время этапа стыковой сварки.28. The method according to any one of paragraphs. 1-27, in which the weld material is provided during the butt-welding step. 29. Способ по п. 28, в котором в качестве сварочного материала используют присадочную проволоку или порошковый флюс.29. The method of claim 28, wherein the filler wire or flux cored is used as the welding material. 30. Способ по любому из пп. 1-29, в котором первый и/или второй металлические листы (2, 4) содержат стальную подложку (9A), имеющую предварительное покрытие (9B) из цинкового сплава или алюминиевого сплава на по меньшей мере одной из основных сторон (6, 7).30. The method according to any one of paragraphs. 1-29, in which the first and / or second metal sheets (2, 4) comprise a steel substrate (9A) having a zinc alloy or aluminum alloy pre-coating (9B) on at least one of the main sides (6, 7) ... 31. Способ по любому из пп. 1-30, в котором первый передний лазерный луч (12), и/или второй передний лазерный луч (14), и/или задний лазерный луч (16) генерируют общей лазерной головкой.31. The method according to any of paragraphs. 1-30, in which the first forward laser beam (12) and / or the second forward laser beam (14) and / or the rear laser beam (16) are generated by a common laser head. 32. Способ по любому из пп. 1-30, в котором каждый лазерный луч генерируют предназначенной для этого лазерной головкой.32. The method according to any of paragraphs. 1-30, in which each laser beam is generated by a dedicated laser head. 33. Способ по любому из пп. 1-32, в котором стальная подложка (9A) по меньшей мере одного из первого (2) и второго (4) металлических листов выполнена из стали, закаливаемой под прессом.33. The method according to any of paragraphs. 1-32, wherein the steel substrate (9A) of at least one of the first (2) and second (4) metal sheets is made of press-hardened steel. 34. Способ по любому из пп. 1-33, в котором по меньшей мере один из первого (2) и второго (4) металлических листов имеет цинкосодержащее или алюминийсодержащее предварительное покрытие.34. The method according to any of paragraphs. 1-33, in which at least one of the first (2) and second (4) metal sheets has a zinc-containing or aluminum-containing pre-coating.
RU2020121122A 2017-12-26 2018-12-19 Butt-welding method of two metal sheets by first and second front laser beams and rear laser beam RU2739265C1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IB2017/058402 WO2019130043A1 (en) 2017-12-26 2017-12-26 Method for butt laser welding two metal sheets with first and second front laser beams and a back laser beam
IBPCT/IB2017/058402 2017-12-26
PCT/IB2018/060367 WO2019130169A1 (en) 2017-12-26 2018-12-19 Method for butt laser welding two metal sheets with first and second front laser beams and a back laser beam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2739265C1 true RU2739265C1 (en) 2020-12-22

Family

ID=61007729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020121122A RU2739265C1 (en) 2017-12-26 2018-12-19 Butt-welding method of two metal sheets by first and second front laser beams and rear laser beam

Country Status (16)

Country Link
US (1) US11806808B2 (en)
EP (1) EP3731992B1 (en)
JP (1) JP7118156B2 (en)
KR (1) KR102351463B1 (en)
CN (1) CN111526965B (en)
BR (1) BR112020010179B1 (en)
CA (1) CA3086970C (en)
ES (1) ES2901433T3 (en)
HU (1) HUE056639T2 (en)
MA (1) MA51448B1 (en)
MX (1) MX2020006707A (en)
PL (1) PL3731992T3 (en)
RU (1) RU2739265C1 (en)
UA (1) UA124997C2 (en)
WO (2) WO2019130043A1 (en)
ZA (1) ZA202003549B (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109462986B (en) * 2016-07-14 2021-01-26 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Multiple laser spot welding of coated steels
WO2018159857A1 (en) * 2017-03-03 2018-09-07 古河電気工業株式会社 Welding method and welding device
DE102017205765B4 (en) * 2017-04-04 2023-03-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Process for welding components
DE102019210019B4 (en) * 2019-07-08 2021-06-10 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Optical apparatus for laser welding a workpiece, method for laser welding a workpiece by means of several partial beams and the use of optical apparatus for laser welding
CN110539078B (en) * 2019-07-31 2021-10-15 北京航星机器制造有限公司 5A06/ZL114A dissimilar aluminum alloy part butt joint laser swing welding method
US11759890B2 (en) * 2020-11-02 2023-09-19 Ford Global Technologies, Llc Laser welding of square butt joints between copper substrates
US11945046B2 (en) * 2020-11-24 2024-04-02 Ford Global Technologies, Llc Laser edge welding of copper substrates

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0890265A (en) * 1994-09-19 1996-04-09 Sumitomo Metal Ind Ltd Tube manufacturing method by laser beam welding
JP2003340582A (en) * 2002-05-23 2003-12-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Apparatus and method for laser welding
RU2492035C1 (en) * 2011-12-29 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Multibeam laser welding
RU2553142C2 (en) * 2009-08-20 2015-06-10 Дженерал Электрик Компани Method and unit for welding of at least two components by laser beam
WO2016025701A1 (en) * 2014-08-13 2016-02-18 Ipg Photonics Corporation Multibeam fiber laser system
DE102015112537A1 (en) * 2015-07-15 2017-01-19 Laserline Gesellschaft für Entwicklung und Vertrieb von Diodenlasern mbH Optical device for shaping laser radiation
RU2015136478A (en) * 2015-08-28 2017-03-07 Владимир Валентинович Павлов A method of processing materials using a multipath source of laser radiation

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4691093A (en) * 1986-04-22 1987-09-01 United Technologies Corporation Twin spot laser welding
US4914268A (en) * 1989-06-01 1990-04-03 Cummins Engine Company, Inc. Beam welding process
JPH1158060A (en) 1997-08-19 1999-03-02 Mitsubishi Motors Corp Jig for laser butt welding and weld zone structure by laser butt welding
US6207929B1 (en) * 1999-06-21 2001-03-27 Lincoln Global, Inc. Tandem electrode welder and method of welding with two electrodes
JP2002219590A (en) * 2001-01-26 2002-08-06 Nippon Steel Corp Lap laser beam welding method for galvanized sheet iron
US20050028897A1 (en) * 2001-10-09 2005-02-10 Wilfried Kurz Process for avoiding cracking in welding
JP4026452B2 (en) * 2002-09-03 2007-12-26 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 Laser and arc combined welding method and groove shape of welded joint used therefor
US20040099644A1 (en) * 2002-10-18 2004-05-27 Allen John R. System and method for post weld conditioning
WO2008052547A1 (en) 2006-10-30 2008-05-08 Univ Danmarks Tekniske Method and system for laser processing
FR2908677B1 (en) * 2006-11-17 2009-02-20 Air Liquide LASER BEAM WELDING METHOD WITH ENHANCED PENETRATION
DE102007046074A1 (en) * 2007-09-24 2009-04-09 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Apparatus and method for laser processing
US20090085254A1 (en) 2007-09-28 2009-04-02 Anatoli Anatolyevich Abramov Laser scoring with flat profile beam
EP2258493B1 (en) * 2008-03-31 2017-06-28 JFE Steel Corporation Welded steel pipe welded with a high energy density beam, and a manufacturing method therefor
CN101733553A (en) 2008-11-21 2010-06-16 中国第一汽车集团公司 Laser welding method for metal part by dual-wavelength dual laser beam
US8253061B2 (en) * 2010-07-07 2012-08-28 General Electric Company Hybrid laser arc welding process and apparatus
JP5570396B2 (en) 2010-11-22 2014-08-13 パナソニック株式会社 Welding method and welding apparatus
JP2012130946A (en) 2010-12-22 2012-07-12 Toyota Motor Corp Method of welding case
CN102059452B (en) * 2010-12-22 2014-04-02 哈尔滨工业大学 Narrow gap three-beam laser welding method
KR101756762B1 (en) * 2011-04-28 2017-07-12 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Method for manufacturing laser welded steel pipe
US20130309000A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-21 General Electric Comapny Hybrid laser arc welding process and apparatus
WO2014005041A1 (en) 2012-06-29 2014-01-03 Shiloh Industries, Inc. Welded blank assembly and method
CN103056523A (en) * 2012-11-29 2013-04-24 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 Multi-beam laser welding method
US20140263191A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Lincoln Global, Inc. System and method of welding stainless steel to copper
DE102013205029A1 (en) * 2013-03-21 2014-09-25 Siemens Aktiengesellschaft Method for laser melting with at least one working laser beam
CN103862178B (en) 2014-04-01 2015-10-28 哈尔滨工业大学 A kind of method eliminating Laser Welding of Aluminum Alloys pore
ES2627220T3 (en) 2014-05-09 2017-07-27 Gestamp Hardtech Ab Methods for the union of two formats and the formats and products obtained
KR20150138964A (en) * 2014-05-30 2015-12-11 참엔지니어링(주) Apparatus and Method for drying or sintering material
WO2016034205A1 (en) 2014-09-01 2016-03-10 Toyota Motor Europe Nv/Sa Systems for and method of welding with two collections of laser heat source points
ES2959675T3 (en) 2015-05-26 2024-02-27 Ipg Photonics Corp MULTI-BEAM LASER SYSTEM AND WELDING METHOD
RU2018118408A (en) * 2015-12-18 2019-11-19 Аутотек Инжиниринг, C.Л. METHODS FOR COMBINING TWO Billets, Billets, and Received Products
CN109462986B (en) * 2016-07-14 2021-01-26 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Multiple laser spot welding of coated steels
JP6852588B2 (en) * 2017-06-20 2021-03-31 トヨタ自動車株式会社 Laser welding method and laser welding equipment

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0890265A (en) * 1994-09-19 1996-04-09 Sumitomo Metal Ind Ltd Tube manufacturing method by laser beam welding
JP2003340582A (en) * 2002-05-23 2003-12-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Apparatus and method for laser welding
RU2553142C2 (en) * 2009-08-20 2015-06-10 Дженерал Электрик Компани Method and unit for welding of at least two components by laser beam
RU2492035C1 (en) * 2011-12-29 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Multibeam laser welding
WO2016025701A1 (en) * 2014-08-13 2016-02-18 Ipg Photonics Corporation Multibeam fiber laser system
DE102015112537A1 (en) * 2015-07-15 2017-01-19 Laserline Gesellschaft für Entwicklung und Vertrieb von Diodenlasern mbH Optical device for shaping laser radiation
RU2015136478A (en) * 2015-08-28 2017-03-07 Владимир Валентинович Павлов A method of processing materials using a multipath source of laser radiation

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019130169A1 (en) 2019-07-04
WO2019130043A1 (en) 2019-07-04
BR112020010179A2 (en) 2020-10-13
MA51448A (en) 2020-11-04
JP2021509360A (en) 2021-03-25
CN111526965B (en) 2021-12-31
KR20200087248A (en) 2020-07-20
US20210053152A1 (en) 2021-02-25
CN111526965A (en) 2020-08-11
CA3086970A1 (en) 2019-07-04
US11806808B2 (en) 2023-11-07
HUE056639T2 (en) 2022-03-28
MA51448B1 (en) 2021-12-31
UA124997C2 (en) 2021-12-22
CA3086970C (en) 2022-08-09
ZA202003549B (en) 2021-06-30
MX2020006707A (en) 2020-08-20
EP3731992B1 (en) 2021-12-01
JP7118156B2 (en) 2022-08-15
ES2901433T3 (en) 2022-03-22
PL3731992T3 (en) 2022-03-21
BR112020010179B1 (en) 2023-12-19
EP3731992A1 (en) 2020-11-04
KR102351463B1 (en) 2022-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2739265C1 (en) Butt-welding method of two metal sheets by first and second front laser beams and rear laser beam
CN102089114B (en) Laser lap welding method for galvanized steel sheets
US20190262942A1 (en) Methods and laser welding devices for deep welding a workpiece
US11786989B2 (en) Method for splash-free welding, in particular using a solid-state laser
JP2004223543A (en) Compound welding method of laser beam and arc, and groove shape of welded joint used for the same
Qin et al. Effects of Nd: YAG laser+ pulsed MAG arc hybrid welding parameters on its weld shape
RU2547987C1 (en) Laser welding method
JP2014073526A (en) Optical system and laser beam machining apparatus
CN102357734A (en) Method for connecting 2XXX and 7XXX heterogeneous aluminum alloy by laser filler wire
JP5954009B2 (en) Manufacturing method of welded steel pipe
JP2012206144A (en) Laser narrow groove multi-pass welding method and apparatus
US20230001508A1 (en) Welding method and welding apparatus
JP2020015053A (en) Welding method, welding device and welding steel plate
JP2020015052A (en) Welding method, welding device and welding steel plate
JP4998634B1 (en) Laser welding method
JP7095828B1 (en) Laser brazing joining method
WO2022054211A1 (en) Laser processing method
JP4998633B1 (en) Laser welding method
JP2022056766A (en) Laser welding method and laser welding device
JPS61232078A (en) Laser beam welding method